發(fā)布時(shí)間：2017-06-06 14:00

  本文關(guān)鍵詞：納米陶瓷生產(chǎn)和金屬基納米陶瓷復(fù)合涂層的制備，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬表面的激光熔覆層具有稀釋率可控、結(jié)合強(qiáng)度高、熱變形小等優(yōu)點(diǎn)。而且,由陶瓷材料與金屬混合構(gòu)成的復(fù)合材料涂層,可以將金屬良好的塑韌性和陶瓷材料的優(yōu)異耐磨耐蝕耐高溫特性相結(jié)合,給耐磨防護(hù)涂層的發(fā)展提供了廣闊空間。隨著納米陶瓷顆粒的應(yīng)用范圍和使用價(jià)值不斷提高,納米陶瓷顆粒涌現(xiàn)出很多的制備方法,本文首先介紹了一種用沉淀法制備納米氧化鋁顆粒的生產(chǎn)工藝流程。在水介質(zhì)中,0.3 M的AlCl3做為鋁鹽,水浴加熱至40~50℃后,用1.0 M的Na2CO3溶液作為沉淀劑(沉淀反應(yīng)初始加入PEG1500作為表面活性劑),通過(guò)優(yōu)化滴加方式,得到白色沉淀,陳化24h之后,洗滌壓濾,在450℃高溫下干燥脫水1.5h。最后經(jīng)過(guò)兩次粉碎,得到粒徑在50nm以下的納米氧化鋁顆粒。然后,本文在鐵基板表面采用激光熔覆技術(shù),分別在316L不銹鋼表面制備了Al2O3/Fe-Cr-Mo復(fù)合涂層;在Q235鋼表面制備了SiC/316L復(fù)合涂層。利用光學(xué)顯微鏡(OM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線能譜儀(EDS)、X射線衍射儀(XRD)等檢測(cè)了熔覆層顯微組織并分析了強(qiáng)化機(jī)制。Al2O3/Fe-Cr-Mo復(fù)合涂層中,發(fā)生Al2O3部分分解,生成鐵鋁金屬間化合物。SiC/316L復(fù)合涂層中,微米SiC發(fā)生部分分解,有殘留的SiC相;納米SiC發(fā)生完全分解,生成新的強(qiáng)化相碳化物M7C3和硅化物FeSi,新的強(qiáng)化相,使熔覆層組織由柱狀晶轉(zhuǎn)變?yōu)榘麪罹�。利用顯微硬度計(jì)、摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)、拉伸試驗(yàn)等分析了熔覆層的硬度分布、摩擦磨損性能和拉伸力學(xué)性能。Al2O3/Fe-Cr-Mo復(fù)合涂層,8 wt.%Al2O3為合適的添加量。與micro-Al2O3相比,在添加量相同時(shí),nano-Al2O3與金屬粉末混合更加均勻,組織細(xì)小,硬度、抗拉強(qiáng)度高,并表現(xiàn)出優(yōu)異的抗磨損性能。Al2O3陶瓷增強(qiáng)相通過(guò)金屬間化合物Fe3Al的過(guò)渡與基體間有較高的結(jié)合強(qiáng)度,這是復(fù)合涂層優(yōu)異耐磨性的主要原因。SiC/316L復(fù)合涂層,熔覆層硬度最高達(dá)到527 HV,比316L熔覆層提高了132%,與微米SiC熔覆層相比,其硬度提高100 HV以上,摩擦系數(shù)和磨損量均最小,具有優(yōu)良的抗磨損性能。
【關(guān)鍵詞】：納米氧化鋁 激光熔覆 顯微組織 摩擦磨損 拉伸性能
【學(xué)位授予單位】：燕山大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第1章 緒論11-21
• 1.1 激光加工概述11-13
• 1.2 激光熔覆技術(shù)13-15
• 1.2.1 激光熔覆技術(shù)工藝的分類13-14
• 1.2.2 激光熔覆工藝參數(shù)14-15
• 1.2.3 激光熔覆的研究現(xiàn)狀與應(yīng)用前景15
• 1.3 激光熔覆金屬基陶瓷復(fù)合涂層15-18
• 1.3.1 激光熔覆層材料15-16
• 1.3.2 激光熔覆氧化物陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合涂層的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.3.3 激光熔覆碳化物陶瓷顆粒增強(qiáng)復(fù)合涂層的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4 納米陶瓷顆粒的制備18-19
• 1.4.1 氣相法18-19
• 1.4.2 固相法19
• 1.4.3 液相法19
• 1.5 研究目的及內(nèi)容19-21
• 1.5.1 研究目的19-20
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容20-21
• 第2章 納米氧化鋁制備21-32
• 2.1 納米氧化鋁簡(jiǎn)介21
• 2.2 納米氧化鋁制備實(shí)驗(yàn)研究21-25
• 2.2.1 沉淀法制備納米氧化鋁的化學(xué)原理21-22
• 2.2.2 測(cè)試方法22
• 2.2.3 沉淀劑篩選試驗(yàn)22-23
• 2.2.4 沉淀劑加入量選擇試驗(yàn)23
• 2.2.5 沉淀過(guò)程反應(yīng)溫度的選擇23-25
• 2.2.6 沉淀過(guò)程表面活性劑的選擇25
• 2.2.7 干燥煅燒溫度和時(shí)間選擇25
• 2.3 高自動(dòng)化納米氧化鋁工業(yè)生產(chǎn)25-31
• 2.3.1 反應(yīng)陳化25-27
• 2.3.2 壓濾洗滌27
• 2.3.3 盤式干燥27-28
• 2.3.4 粉碎28-30
• 2.3.5 熱能回收利用30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 激光熔覆Al_2O_3/Fe-Cr-Mo的強(qiáng)化機(jī)制和性能32-52
• 3.1 引言32
• 3.2 實(shí)驗(yàn)材料32-35
• 3.2.1 基體材料32-33
• 3.2.2 熔覆層材料33-35
• 3.3 激光熔覆涂層制備35-36
• 3.3.1 激光熔覆工藝35-36
• 3.4 測(cè)試方法36-39
• 3.4.1 顯微組織與結(jié)構(gòu)測(cè)試36
• 3.4.2 顯微硬度測(cè)試36-37
• 3.4.3 納米壓痕測(cè)試37
• 3.4.4 拉伸性能測(cè)試37-38
• 3.4.5 摩擦磨損性能測(cè)試38-39
• 3.5 熔覆層宏觀形貌39-41
• 3.6 顯微組織分析41-43
• 3.6.1 XRD41
• 3.6.2 金相41-43
• 3.7 力學(xué)性能分析43-50
• 3.7.1 硬度43-44
• 3.7.2 納米壓痕結(jié)果44-46
• 3.7.3 單軸拉伸性能測(cè)試46-48
• 3.7.4 摩擦磨損48-50
• 3.8 本章小結(jié)50-52
• 第4章 激光熔覆SiC/316L的強(qiáng)化機(jī)制和耐磨損性能52-65
• 4.1 引言52
• 4.2 材料與方法52-54
• 4.3 熔覆層的宏觀形貌54
• 4.4 熔覆層的顯微組織分析54-60
• 4.4.1 熔覆層物相分析54-57
• 4.4.2 單道熔覆層微觀組織分析57-58
• 4.4.3 雙層多道搭接熔覆層微觀組織分析58-60
• 4.5 熔覆層的硬度分布和摩擦磨損試驗(yàn)60-64
• 4.5.1 熔覆層硬度分布60-61
• 4.5.2 熔覆層的摩擦磨損試驗(yàn)61-64
• 4.6 本章小結(jié)64-65
• 結(jié)論65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果72-73
• 致謝73

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