發(fā)布時(shí)間：2017-04-22 18:13

  本文關(guān)鍵詞：激光熔覆Ni-Al金屬間化合物涂層組織及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：激光熔覆相比于其他表面涂覆技術(shù),具有涂層結(jié)合性好,涂層組織致密等優(yōu)點(diǎn),Ni-Al金屬間化合物具有高熔點(diǎn)、低密度以及良好的高溫性能,有望成為新一代的高溫結(jié)構(gòu)材料,將Ni-Al金屬間化合物通過(guò)激光熔覆技術(shù)制備成材料表面涂層,能夠得到結(jié)合性能良好的涂層,提高基體材料的強(qiáng)度、摩擦磨損性能及高溫性能。本文根據(jù)最具高溫應(yīng)用前景的Ni3Al合金和NiAl合金的成分特點(diǎn),采用激光熔覆技術(shù)在Q235基體上制備了Ni-Al金屬間化合物涂層,系統(tǒng)的研究了激光熔覆各項(xiàng)工藝參數(shù)對(duì)涂層質(zhì)量的影響,得到制備N(xiāo)i-Al涂層的最佳工藝參數(shù)。通過(guò)掃描電子顯微鏡,X射線衍射儀、EDS能譜測(cè)試儀等對(duì)涂層的組織和物相進(jìn)行檢測(cè),并通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)測(cè)試了涂層的硬度、附著力、摩擦磨損性能、抗高溫氧化性能及抗熱震性能。研究結(jié)果表明：(1)激光熔覆各項(xiàng)工藝參數(shù)是相互影響和制約的,對(duì)熔覆質(zhì)量都有較大影響,通過(guò)研究各參數(shù)對(duì)涂層成型質(zhì)量的影響,得到試樣最佳的工藝參數(shù)為：鋪粉厚度1mm,激光掃描速度2mm/s,激光電流為300A,激光脈寬為2.5ms,頻率是20Hz。(2)激光熔覆得到的Ni-Al涂層組織均勻細(xì)密,無(wú)明顯裂紋但存在少量氣孔與基體之間形成良好的冶金結(jié)合,厚度約為60～70μm。從涂層底部到表面,組織由長(zhǎng)條狀的樹(shù)枝晶轉(zhuǎn)化為等軸晶。當(dāng)熔覆粉末Ni、Al原子比為1：1時(shí),涂層主要由β-NiAl和少量的γ'-Ni3Al相構(gòu)成,γ'-Ni3Al呈網(wǎng)狀圍繞在β-NiAl周?chē)�；�?dāng)熔覆粉末Ni、Al原子比為3：1時(shí),涂層主要由γ'-Ni3Al及γ-Ni構(gòu)成,γ'-Ni3Al的體積約為γ-Ni的2倍。(3) Ni-Al涂層顯著提高了基體表面硬度,硬度最高的為NiAl涂層,涂層平均硬度可達(dá)659HV0.2,其次為Ni3Al涂層,平均可達(dá)556HV0.2,基體硬度僅為200HV0.2,Ni-Al涂層與基體結(jié)合良好。(4) Ni-Al涂層摩擦系數(shù)相對(duì)于基體有所降低,有較好的減摩性,基體磨損機(jī)理主要為嚴(yán)重的塑性變形和疲勞剝落,NiAl涂層主要為粘著磨損和少量的磨粒磨損,Ni3Al涂層主要為磨粒磨損,基體磨損率最大,Ni-Al涂層磨損率接近Cr15Mo3耐磨鋼,NiAl涂層耐磨性強(qiáng)于Ni3Al涂層。(5) Ni-Al涂層表面高溫下形成致密的Al2O3保護(hù)膜,具有良好的抗高溫氧化性能,在900℃恒溫氧化實(shí)驗(yàn)中,用氧化增重的倒數(shù)表征抗高溫氧化性能,NiAl涂層抗高溫氧化性能約為基體的7倍,Ni3Al涂層則約為基體的4倍左右,NiAl涂層抗高溫氧化性能強(qiáng)于Ni3Al涂層。(6)850℃熱循環(huán)試驗(yàn)中,Ni-Al涂層抗熱震性能與常規(guī)ZrO2-7%Y2O3熱障涂層、納米ZrO2-7%Y2O3熱障涂層相當(dāng),Ni3Al涂層經(jīng)45次循環(huán)開(kāi)始出現(xiàn)裂紋,NiAl涂層經(jīng)70次開(kāi)始出現(xiàn)裂紋,NiAl涂層抗熱震性能好于Ni3Al涂層。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 金屬間化合物 Ni-Al涂層 高溫氧化 熱震性
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 緒論14-23
• 1.1 研究背景及意義14-20
• 1.1.1 Ni-Al金屬間化合物及涂層14-16
• 1.1.2 Ni-Al金屬間化合物涂層的主要制備方法16-18
• 1.1.3 激光熔覆原理及特點(diǎn)18-20
• 1.2 激光熔覆Ni-Al金屬間化合物涂層研究現(xiàn)狀20-21
• 1.3 研究的目的及主要內(nèi)容21-23
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及設(shè)備23-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料23-24
• 2.1.1 基體材料23
• 2.1.2 熔覆材料23-24
• 2.2 激光熔覆設(shè)備24-26
• 2.3 激光熔覆涂層組織形貌及物相檢測(cè)26
• 2.3.1 涂層顯微組織及成分分析26
• 2.3.2 涂層物相分析26
• 2.4 涂層性能測(cè)試26-28
• 2.4.1 涂層硬度及附著力測(cè)試分析26-27
• 2.4.2 涂層摩擦磨損性能測(cè)試分析27-28
• 2.4.3 涂層抗高溫氧化性能及抗熱震性能分析28
• 2.5 實(shí)驗(yàn)技術(shù)方案28-29
• 2.6 本章小結(jié)29-31
• 第三章 激光熔覆工藝參數(shù)對(duì)Ni-Al涂層質(zhì)量的影響31-38
• 3.1 鋪粉厚度的影響31-32
• 3.2 激光掃描速度的影響32-33
• 3.3 激光電流的影響33-35
• 3.4 脈寬的影響35-36
• 3.5 脈沖頻率的影響36
• 3.6 本章小結(jié)36-38
• 第四章 激光熔覆Ni-Al涂層組織成分分析38-53
• 4.1 NiAl涂層組織成分分析38-45
• 4.1.1 涂層宏觀形貌分析39
• 4.1.2 涂層顯微組織分析39-44
• 4.1.3 涂層物相組成分析44-45
• 4.2 Ni_3Al涂層組織成分分析45-52
• 4.2.1 涂層宏觀形貌分析46-47
• 4.2.2 涂層顯微組織分析47-51
• 4.2.3 涂層物相組成分析51-52
• 4.3 本章小結(jié)52-53
• 第五章 激光熔覆Ni-Al涂層性能分析53-71
• 5.1 涂層顯微硬度及附著力分析53-55
• 5.1.1 涂層顯微硬度分析53-54
• 5.1.2 涂層附著力分析54-55
• 5.2 涂層摩擦磨損性能分析55-60
• 5.2.1 摩擦磨損性能測(cè)試方法55-56
• 5.2.2 涂層摩擦系數(shù)及磨損率分析56-58
• 5.2.3 涂層磨損形貌及機(jī)理分析58-60
• 5.3 涂層抗高溫氧化性能分析60-63
• 5.3.1 涂層抗高溫氧化性測(cè)試方法60
• 5.3.2 氧化動(dòng)力曲線分析60-63
• 5.4 涂層抗熱震性能分析63-69
• 5.4.1 涂層抗熱震性能測(cè)試方法63-64
• 5.4.2 熱循環(huán)次數(shù)分析64-69
• 5.5 本章小結(jié)69-71
• 結(jié)論71-73
• 參考文獻(xiàn)73-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文78-80
• 致謝80

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張藝;馬志凱;孫鉑;王會(huì)強(qiáng);梁楊;;激光熔覆材料的研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J];熱加工工藝;2015年14期

2 陳健;肖躍;;結(jié)晶器CrZrCu板表面等離子噴涂NiAl涂層的結(jié)合機(jī)理、組織與性能[J];熱加工工藝;2014年22期

3 李惠;程曉農(nóng);謝春生;項(xiàng)宏福;王冀恒;;CuCo2Be表面等離子噴涂NiAl涂層的物相組成及其形成機(jī)理[J];焊接學(xué)報(bào);2014年06期

4 唐淑君;劉洪喜;張曉偉;王傳琦;蔡川雄;蔣業(yè)華;;H13鋼表面激光選區(qū)熔覆Ni-Al金屬間化合物涂層的組織與性能[J];紅外與激光工程;2014年05期

5 陳健;馬萬(wàn)斌;;CuCrZr合金表面亞音速與超音速等離子噴涂NiAl涂層的組織結(jié)構(gòu)與結(jié)合強(qiáng)度[J];金屬熱處理;2014年02期

6 崔洪芝;魏娜;曾良良;王曉彬;湯華杰;;反應(yīng)合成Ni-Al金屬間化合物的組織及形成機(jī)理(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2013年06期

7 顧偉;;激光熔覆Ni包Al+1%Y_2O_3覆層的組織分析[J];表面技術(shù);2012年06期

8 張敏;李玉芳;郭建亭;沈以赴;;機(jī)械合金化制備N(xiāo)iAl涂層的研究[J];稀有金屬材料與工程;2012年S2期

9 韓彬;李美艷;王勇;;高鉻鑄鋼激光熔覆NiAl涂層高溫沖蝕性能[J];焊接學(xué)報(bào);2012年08期

10 霍樹(shù)斌;陳佩寅;李艷春;王吉孝;王金奎;紀(jì)朝輝;;電弧噴涂NiAl涂層摩擦磨損性能研究[J];焊接;2012年05期

  本文關(guān)鍵詞：激光熔覆Ni-Al金屬間化合物涂層組織及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：321002