本文關鍵詞：水環(huán)境下幾種典型等離子噴涂涂層摩擦學性能研究

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【摘要】：水環(huán)境中運行的許多機械,如水泵的泵軸等常因磨損而提前失效,通過表面處理技術在易磨損部件的表面制備耐磨涂層已經(jīng)被證明能有效提高其服役壽命。本論文采用等離子噴涂技術在316L不銹鋼基體上制備了Al_2O_3-TiO_2、NiCrBSi(Ni60AA)、WC/NiCrBSi(WC含量30wt.%,標記為30WC)涂層,并對NiCrBSi、WC/NiCrBSi涂層進行高溫熱處理(依次標記為Ni60AAT,30WCT),在實驗室條件下研究了Al_2O_3-TiO_2、NiCrBSi、WC/NiCrBSi及熱處理后的NiCrBSi、WC/NiCrBSi涂層在空氣和去離子水環(huán)境下的摩擦磨損性能和失效機制,同時結合涂層微觀結構、力學性能如硬度等將涂層的摩擦磨損機理做了較深層次的研究,并得到如下結果:1.等離子噴涂法制備的Al_2O_3-xTiO_2(x=0%,3%,13%,20%,40%,且依次標記為涂層A,AT3,AT14,AT20,AT40)涂層與基體結合良好,涂層厚度在100~200μm之間。隨氧化鈦含量的增加,涂層主要相結構由γ-Al_2O_3相向Al_2TiO_5相過渡;涂層顯微硬度由純Al_2O_3涂層的1274.4Hv_(0.5)逐漸減小到AT40涂層的708.9Hv_(0.5);Al_2O_3-TiO_2復合涂層的孔隙率隨氧化鈦含量的增加漸漸減小。2.大氣環(huán)境條件下,AT3涂層表現(xiàn)出最佳減磨性和耐磨性,摩擦因數(shù)為0.55,體積磨損率為5.16×10~(-6)mm~3·N~(-1)m~(-1)。Al_2O_3、AT3涂層發(fā)生應力疲勞磨損;而AT13、AT20、AT40涂層發(fā)生應變疲勞磨損。水環(huán)境條件下,Al_2O_3涂層表現(xiàn)出最佳減磨性,摩擦因數(shù)為0.34,AT20涂層表現(xiàn)出最佳耐磨性,磨損率為3.53×10~(-6)mm~3·N~(-1)m~(-1)。水環(huán)境下五種復合陶瓷涂層都發(fā)生應力疲勞磨損;3.Ni60AA涂層主要由γ-Ni、CrB、Cr_7C_3和Cr_(23)C_6相組成,而經(jīng)過980℃保溫20min高溫處理后的Ni60AA涂層的硬質析出相主要由Cr_(23)C_6組成,且涂層內部層狀堆積機構消失。熱處理后的Ni60AAT和30WCT涂層比熱處理前相應涂層硬度提高,孔隙率降低。4.熱處理后的涂層比熱處理前相應涂層耐磨性得到提升,兩種環(huán)境下,30WCT涂層都表現(xiàn)出最佳耐磨性。大氣環(huán)境條件下,與GCr15對磨時,Ni60AA和30WC涂層主要發(fā)生疲勞磨損,熱處理后的Ni60AAT和30WCT涂層主要發(fā)生粘著磨損;與Si_3N_4小球配對時,四種涂層的磨損機制主要為發(fā)生疲勞磨損。水環(huán)境下,與GCr15對磨時,Ni60AA和30WC涂層發(fā)生疲勞磨損,而Ni60AAT和30WCT涂層主要發(fā)生輕微粘著磨損;與Si_3N_4小球配對時Ni60AA涂層的磨損機制主要為發(fā)生疲勞磨損,30WC涂層磨損主要是以WC顆粒層的疲勞剝落為主;而30WCT和Ni60AAT涂層主要發(fā)生粘著磨損。
【關鍵詞】：耐磨涂層 等離子噴涂 顯微組織結構 機械性能 摩擦學性能
【學位授予單位】：江西理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-23
• 1.1 研究背景與意義10-11
• 1.2 耐磨涂層研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.1 金屬和合金耐磨材料11-12
• 1.2.2 陶瓷耐磨涂層材料12-14
• 1.2.2.1 碳化物陶瓷耐磨涂層材料12-13
• 1.2.2.2 氧化物陶瓷耐磨涂層材料13-14
• 1.2.2.3 氮化物陶瓷耐磨涂層材料14
• 1.2.3 硬質顆粒增強金屬基復合耐磨涂層材料14-15
• 1.2.4 其它耐磨涂層材料15
• 1.3 耐磨涂層的制備方法及研究現(xiàn)狀15-18
• 1.3.1 熱噴涂耐磨涂層的粉末制備方法15-16
• 1.3.2 耐磨涂層的制備技術16-18
• 1.4 等離子噴涂技術18-21
• 1.4.1 等離子噴涂基本知識18-19
• 1.4.2 等離子噴涂工藝原理19-20
• 1.4.3 等離子噴涂主要工藝參數(shù)20-21
• 1.5 課題研究內容21-23
• 第二章 實驗材料和實驗方法23-30
• 2.1 實驗材料23-25
• 2.1.1 基材23
• 2.1.2 涂層材料23-25
• 2.1.3 其它材料25
• 2.2 樣品制備25-26
• 2.2.1 混合噴涂粉末制備25
• 2.2.2 涂層制備25-26
• 2.2.3 熱處理涂層制備26
• 2.3 粉末及涂層組織結構分析方法26-27
• 2.3.1 涂層孔隙率26-27
• 2.3.2 粉末、涂層XRD物相結構分析27
• 2.3.3 涂層表面、斷面、截面及金相腐蝕SEM分析27
• 2.4 涂層力學性能測試方法27-30
• 2.4.1 涂層顯微硬度測定28
• 2.4.2 涂層截面納米壓痕測定28
• 2.4.3 涂層摩擦磨損試驗方法28-29
• 2.4.4 磨損率計算29-30
• 第三章 等離子噴涂復合材料涂層的組織結構和性能特點30-44
• 3.1 Al_2O_3-TiO_2噴涂粉末特點30
• 3.2 Al_2O_3-TiO_2涂層組織結構和硬度30-36
• 3.2.1 Al_2O_3-TiO_2涂層XRD物相檢測結果30-31
• 3.2.2 Al_2O_3-TiO_2涂層表面SEM形貌31-32
• 3.2.3 Al_2O_3-TiO_2涂層截面SEM形貌32-33
• 3.2.4 Al_2O_3-TiO_2涂層斷面SEM形貌33-34
• 3.2.5 Al_2O_3-TiO_2涂層顯微硬度34-35
• 3.2.6 Al_2O_3-TiO_2涂層孔隙率35-36
• 3.3 Ni基混合噴涂粉末特點36
• 3.4 等離子噴涂及熱處理后（NiCrBSi、WC /NiCrBSi）涂層組織結構及硬度36-42
• 3.4.1 涂層XRD物相檢測結果36-37
• 3.4.2 涂層表面SEM分析37-38
• 3.4.3 涂層截面及金相腐蝕SEM分析38-40
• 3.4.4 涂層顯微硬度40-41
• 3.4.5 涂層孔隙率41
• 3.4.6 涂層納米壓痕硬度及彈性模量41-42
• 3.5 小結42-44
• 第四章 等離子噴涂Al_2O_3-TiO_2復合涂層的摩擦磨損性能44-51
• 4.1 摩擦系數(shù)與磨損率44-45
• 4.2 磨痕形貌分析45-49
• 4.2.1 干摩擦磨痕形貌分析45-46
• 4.2.2 水環(huán)境下磨痕形貌分析46-49
• 4.3 小結49-51
• 第五章 等離子噴涂及熱處理后Ni基涂層的摩擦磨損性能51-62
• 5.1 干摩擦下等離子噴涂及熱處理后NiCrBSi、WC /NiCrBSi涂層摩擦磨損性能51-55
• 5.1.1 摩擦系數(shù)與磨損率51-52
• 5.1.2 磨痕形貌分析52-55
• 5.2 水環(huán)境下等離子噴涂及熱處理后NiCrBSi、WC /NiCrBSi涂層摩擦磨損性能55-59
• 5.2.1 摩擦系數(shù)與磨損率55-57
• 5.2.2 磨痕形貌分析57-59
• 5.3 小結59-62
• 第六章 結束語62-64
• 參考文獻64-69
• 致謝69-70
• 攻讀學位期間的研究成果70-71

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陳麗梅;李強;;等離子噴涂技術現(xiàn)狀及發(fā)展[J];熱處理技術與裝備;2006年01期

2 ;武漢材保所：重新啟用高能等離子噴涂設備 為建設“兩型”社會作貢獻[J];表面工程資訊;2008年02期

3 ;等離子噴涂設備簡介[J];材料保護;1966年04期

4 ;等離子噴涂[J];機車車輛工藝;1971年05期

5 高奉周;;大功率等離子噴涂槍鑒定會在沈陽舉行[J];焊接;1980年06期

6 耿家林;;等離子噴涂修復發(fā)動機傳動桿[J];航空工藝技術;1981年07期

7 谷式，

本文編號：601924