【摘要】：為了解決連鑄結(jié)晶器生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的表面磨損,熱裂紋及壽命低等問題,設(shè)計(jì)了粘結(jié)層加工作層的復(fù)合涂層結(jié)構(gòu),分別選用Al-Ni材料作為粘結(jié)層,Ni-C和Ni-BN兩種材料作為工作層,使用超音速等離子噴涂技術(shù)在結(jié)晶器銅板材料Cr-Zr-Cu基體表面制備了Ni-C及Ni-BN兩種自潤滑涂層。對涂層的結(jié)合強(qiáng)度及顯微硬度進(jìn)行評價,研究不同溫度下自潤滑涂層的抗熱震穩(wěn)定性能,研究不同載荷及不同溫度下涂層的摩擦磨損性能,揭示自潤滑涂層在不同試驗(yàn)條件下的磨損機(jī)理及潤滑機(jī)理,闡明自潤滑涂層摩擦過程中潤滑膜的產(chǎn)生機(jī)理。超音速等離子噴涂技術(shù)制備的Ni-C及Ni-BN兩種自潤滑涂層能夠很好地與結(jié)晶器銅板材料Cr-Zr-Cu合金結(jié)合,兩種自潤滑涂層顯微硬度較低,且在結(jié)晶器服役溫度范圍內(nèi)有良好的抗熱震穩(wěn)定性能;在不同載荷下,Ni-C涂層的磨損機(jī)制均是以磨粒磨損為主,且以石墨的潤滑作用為主,Ni-C涂層表現(xiàn)出較低的摩擦系數(shù)和磨損質(zhì)量,載荷較高時摩擦系數(shù)增加明顯,或許可以通過減小Ni-C粉末的粒度范圍解決此問題,常溫下Ni-C涂層的石墨相周圍容易生成氧化鎳;在相同試驗(yàn)條件下,Ni-BN涂層的摩擦系數(shù)在常溫下比Cr-Zr-Cu基體高,但其磨損質(zhì)量比Cr-Zr-Cu基體低,常溫下Ni-BN涂層的摩擦磨損性能較差。在高溫試驗(yàn)條件下,雖然Ni-C涂層的摩擦系數(shù)增大,但仍小于常溫下Cr-Zr-Cu基體的摩擦系數(shù),其磨損機(jī)制從磨粒磨損轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸p,以氧化鎳的潤滑作用為主;Ni-BN涂層的摩擦系數(shù)在高溫下降低明顯,其磨槽中心和磨槽邊緣的磨損機(jī)制不同,磨槽中心以氧化磨損為主且氧化鎳起主要潤滑作用,磨槽邊緣以磨粒磨損為主且BN潤滑相起主要潤滑作用;自潤滑涂層在摩擦過程中潤滑膜的產(chǎn)生及潤滑機(jī)理包括四個階段:第一階段為潤滑相暴露階段;第二階段摩擦表面形成不連續(xù)的潤滑膜;第三階段摩擦表面產(chǎn)生連續(xù)的潤滑膜,潤滑相起主要的潤滑作用;第四階段由于摩擦表面嚴(yán)重氧化,氧化鎳覆蓋了潤滑相,阻礙潤滑膜的生成及鋪展,以氧化物的潤滑作用為主。使用超音速等離子噴涂技術(shù)制備Ni-C及Ni-BN兩種自潤滑涂層能夠顯著改善結(jié)晶器銅板材料Cr-Zr-Cu合金的耐磨性能,同時具有良好的抗熱震穩(wěn)定性能。本研究可以為結(jié)晶器銅板的表面處理提供新的思路和實(shí)踐參考。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4;TF341.6
【圖文】：

圖 2.1 涂層結(jié)構(gòu)示意圖備工藝流程氣等離子噴涂技術(shù)制備涂層的工藝流程如圖 2.2 所示。主要卻三大步驟�；w預(yù)處理的順序如下：首先需要用酒精或者以除去基體表面油污，然后對基體表面進(jìn)行噴砂處理，以增行涂層制備，使用超音速大氣等離子噴涂設(shè)備在基體上進(jìn)行氣對試樣背面進(jìn)行降溫，防止基體由于高溫而發(fā)生軟化變形氣對試樣進(jìn)行降溫，直到試樣表面溫度降至室溫方可取下樣

圖 2.1 涂層結(jié)構(gòu)示意圖）涂層制備工藝流程超音速大氣等離子噴涂技術(shù)制備涂層的工藝流程如圖 2.2 所示。主要分為基體噴涂及冷卻三大步驟�；w預(yù)處理的順序如下：首先需要用酒精或者乙醚將試洗干凈，以除去基體表面油污，然后對基體表面進(jìn)行噴砂處理，以增加基體表；然后進(jìn)行涂層制備，使用超音速大氣等離子噴涂設(shè)備在基體上進(jìn)行噴涂，噴用壓縮空氣對試樣背面進(jìn)行降溫，防止基體由于高溫而發(fā)生軟化變形；噴涂結(jié)用壓縮空氣對試樣進(jìn)行降溫，直到試樣表面溫度降至室溫方可取下樣品。

西安建筑科技大學(xué)碩士論文粉末的粒度范圍在 30 μm ~ 300 μm 之間，主要集中在 130 μm 左右；鎳鉻鐵鋁-氮化硼粉末的粒度范圍在 20 μm-120 μm 之間，主要集中在 60 μm 左右；鋁-鎳粉末的粒度范圍在30 μm ~ 160 μm 之間，主要集中在 80 μm 左右，由于噴涂粉末都是不規(guī)則形狀，在實(shí)際粉末粒度測試中，激光粒度分析儀測試出的結(jié)果可能會出現(xiàn)一定的偏差，從粒度分析結(jié)果來看，三種粉末的粒度均符合噴涂設(shè)備的要求。(a)(b)

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2745855