發(fā)布時間：2021-01-11 16:11

　　隨著工程技術水平的不斷提高,零件在特殊工況條件下的應用面臨著新的挑戰(zhàn)。利用熱噴涂技術得到具有防護涂層的零件,往往可以應對不同的工況條件,發(fā)揮出更大的作用。然而,涂層一般存在著結合強度低、組織分布不均勻以及孔洞較多等缺陷。稀土元素是極為活潑的化學元素,在涂層中能夠起到凈化組織、細化晶粒以及提高涂層相關性能的作用。本文選擇45鋼作為基體材料,采用等離子噴涂的方法制備了未添加稀土氧化物以及添加不同復合稀土氧化物的Ti-Al/WC涂層,使用自帶能譜儀（EDS）的掃描電子顯微鏡（SEM）、顯微硬度測試機和X射線粉末衍射儀（XRD）研究了復合稀土氧化物對涂層顯微組織結構以及機械力學性能的影響;利用摩擦磨損試驗機對涂層進行了摩擦磨損試驗,分析了復合稀土氧化物對涂層摩擦學性能的作用機理。主要成果如下:（1）復合稀土氧化物能夠有效地改善涂層的顯微組織結構:使得涂層整體的分層現(xiàn)象得以改善,組織分布變得均勻,內部晶粒得到細化,孔洞直徑變小,裂紋數(shù)量及尺寸顯著下降;極大地降低了涂層的孔隙率;促使硬質相W₂C和WC彌散分布,且讓更多的C原子轉化成W₂C,這將有利于提高... 

【文章來源】：江西理工大學江西省

【文章頁數(shù)】：73 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

熱噴涂技術原理圖

第一章緒論4的優(yōu)勢[30-33]。圖1.2所示為等離子噴涂技術原理圖。圖1.2等離子噴涂技術原理圖電弧噴涂原理是根據(jù)等待噴涂的線材末端形成的直流或交流電弧為熱源，線材受熱熔化并且經(jīng)過壓縮空氣的霧化作用后，撞擊基體而沉積成涂層。通過兩根線材成分上的不同以及控制使用過程中的進給速度，就能夠制取出具有不同合金成分的涂層。然而，此方法的劣勢為噴涂線材一定要是可以導電的焊絲，所以局限于用來制備金屬涂層，這極大地約束了電弧噴涂的使用場合[34-35]。高頻噴涂是一種依靠高頻感應電流加熱金屬絲，結合壓縮空氣來制備涂層的工藝。具體過程是金屬絲末端進入用于集中磁場的電極頭部位時，會受到磁場的影響，在其內部形成渦流從而受熱熔化，隨后壓縮空氣進一步把其霧化成粒子束，撞擊至基材表面上而冷凝為涂層。高頻噴涂是人們最早運用的噴涂工藝之一，但因為制備過程是間接加熱，所以噴涂效率不高，且必須噴涂能夠導磁的材料，設備也相對笨重，故目前運用較少[36]。電爆噴涂的原理是用很短時間(≤10μs)給噴涂材料施以脈沖高壓，使得其受熱熔化，部分液態(tài)噴涂材料氣化為等離子體，隨后其立刻膨脹并發(fā)生爆炸，而還沒有來得及氣化的噴涂材料則會受到爆炸形成的沖擊力的影響，以最高可達600m/s的速度朝四周噴射，在滲透進基體后快速冷卻，這樣制備的涂層和基體間會有一層過渡層，類似于“微焊接”。涂層制備過程耗時極短，且基體一般不會受到熱影響，所以此法專用來噴涂氣缸等內表面[37-38]。1.2.2熱噴涂技術的特點與局限性從熱噴涂技術原理和涂層相關性能這兩個層面分析，與其它表面強化工藝相比，熱噴涂技術包含如下特點[39-43]：（1）基體的選擇范圍廣泛。倘若熱噴涂工藝參數(shù)選取得當，則可供用來制備涂層的基體材料既能是水泥

第一章緒論6們的原子電子層結構特點，通常把它們分成兩大類，包括輕稀土：鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、钷(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)；重稀土：釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、鈥(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)、镥(Lu)、鈧(Sc)和釔(Y)。這樣劃分的依據(jù)是：自釓(Gd)元素的原子開始，4f亞層中新增加電子的旋向有了變化。將釔(Y)元素列入后者的原因為Y3+的離子半徑同它們的相近，并且它們的化學性質類似[44-45]。純稀土金屬通常都偏軟、有延展性并能夠鍛造，高溫中為粉末狀態(tài)，且它們的化學活性極強，同O、H、C、S、P、N等元素的親和力很強，倘若暴露在大氣中會發(fā)生氧化，所以往往把它們放置于煤油里，或者放在具有惰性氣體的容器內。在大自然中，稀土通常作為氧化物存在，稀土氧化物熔沸點較高，熱穩(wěn)定性較好[46-48]。稀土有著無與倫比的電、光、磁性能，能與其他材料組成性能各異、品種繁多的新型材料，其最顯著的功能就是大幅度提高其他產(chǎn)品的質量和性能。由于稀土具有獨特優(yōu)勢且不可再生，所以它們是我國珍貴的戰(zhàn)略金屬資源，目前主要應用于軍事、石油、化工、玻璃陶瓷、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、凈水和交通等方面，被贊譽為“新材料之母”，圖1.3是稀土在新材料領域中的應用示意圖[49-51]。圖1.3稀土在新材料領域中的應用示意圖1.3.2稀土元素的作用在涂層中添加一定含量的稀土能夠起到優(yōu)化涂層的顯微組織結構，提高涂層的顯微硬度以及耐磨性能，增強涂層和基體間的結合性能等作用[52]。（1）細化晶粒這是由于稀土非常容易和涂層中其余元素產(chǎn)生反應，生成相對穩(wěn)定并且熔點較高的化合物，成為新的結晶晶核，從而提高了晶粒數(shù)量。加之稀土元素和原材料新生成的化合物，容易鑲嵌于晶界中，這能夠阻止晶粒進一步生長，起到了細化晶粒的作用。而且，

【參考文獻】：
期刊論文
[1]稀土復合摻雜ZrO2陶瓷涂層抗Na2SO4+NaVO3熱腐蝕性能的研究進展[J]. 陳超,梁艷芬,梁天權,滿泉言,羅毅東,張修海,曾建民.  中國腐蝕與防護學報. 2019(04)
[2]爆炸噴涂高鋁青銅磷光自敏發(fā)光復合涂層及其摩擦學性能[J]. 李文生,趙文杰,何玲,胡春霞,唐麗芳.  中國有色金屬學報. 2019(07)
[3]“熱噴涂技術及工程應用”專題序言[J]. 賀定勇.  表面技術. 2019(04)
[4]單相雙稀土改性SrZrO3熱障涂層的熱物理性能[J]. 馬伯樂,馬文,黃威,白玉,賈瑞靈,董紅英.  無機材料學報. 2019(04)
[5]廢SCR鈦基脫硝催化劑鋁熱還原重熔制備含鉻鈦鋁基合金的試驗研究[J]. 樸榮勛,馬蘭,楊紹利,曹代鵬.  鋼鐵釩鈦. 2019(02)
[6]管內壁的粉末電爆噴涂工藝[J]. 馬麗,朱亮,韓峰,陳劍虹.  金屬熱處理. 2019(03)
[7]等離子噴涂Cu-Al2O3復合涂層制備及摩擦學性能研究[J]. 杜三明,劉超,蔡宏章,郇慶婷,張永振.  表面技術. 2019(03)
[8]超音速火焰噴涂多尺度WC-17Co粉末制備的金屬陶瓷涂層的組織結構與性能[J]. 陳梟,白小波,王洪濤,紀崗昌.  材料導報. 2019(04)
[9]脈沖激光噴涂一步合成黑色二氧化鈦復合涂層[J]. 張立憲,梁硯琴,王紹丹,盧紅,劉愛峰,魏強.  無機材料學報. 2019(01)
[10]合金元素對β-γTiAl合金熱處理組織的影響[J]. 徐萌,張樹志,趙宇,張長江,林鵬,韓建超,朱冬冬.  稀有金屬材料與工程. 2019(01)

博士論文
[1]稀土元素及介質對鋁基非晶合金腐蝕行為的影響研究[D]. 高明浩.中國科學技術大學 2019
[2]二元稀土氧化物復合穩(wěn)定氧化鋯熱障涂層材料的制備及性能研究[D]. 劉懷菲.中南大學 2011

碩士論文
[1]鉬表面稀土氧化物摻雜Si-B抗氧化涂層的制備及性能研究[D]. 寧璠.長安大學 2019
[2]熱噴涂Co基涂層在三種液體中的氣蝕性能及機理研究[D]. 任奕.河北工程大學 2018
[3]稀土改性WC/Co涂層的抗高溫性能及界面第一性原理計算的研究[D]. 杭宗秋.西南交通大學 2018
[4]活性燃燒高速燃氣噴涂制備納米CeO2改性Cr3C2-NiCr涂層的工藝及性能研究[D]. 羅政.華南理工大學 2018
[5]活塞環(huán)表面MoS2/Y復合涂層的制備及摩擦性能研究[D]. 李明磊.大連理工大學 2017
[6]La2O3對等離子噴焊鎳基合金涂層組織與耐高溫性能的影響[D]. 王懷偉.安徽工業(yè)大學 2017
[7]表面熱噴涂對提高H13鋼高溫耐磨性的研究[D]. 韓金成.燕山大學 2017
[8]電弧噴涂Al-Zn涂層/AZ91D固—液復合鑄造界面的研究[D]. 張彥青.重慶大學 2017
[9]鐵基非晶涂層的超音速火焰噴涂及抗腐蝕性能研究[D]. 蔡宏杰.華南理工大學 2017
[10]Y對Mo2FeB2基金屬陶瓷的結構和性能的影響研究[D]. 任現(xiàn)虎.天津大學 2017



本文編號：2971084