本文關(guān)鍵詞：磷光粉表面包覆對銅基耐磨復(fù)合材料自敏檢測及腐蝕性能的影響

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【摘要】：鋁酸鹽磷光材料具有發(fā)光效率高、余輝時(shí)間長、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異和無放射性等特點(diǎn),是一種性能優(yōu)良的長余輝磷光材料。鋁酸鍶磷光粉和高鋁青銅粉末混合制備的新型鋁青銅復(fù)合材料不但具有高鋁青銅合金良好的耐磨耐蝕性能,而且磷光材料可賦予復(fù)合材料一定的發(fā)光指示性能。通過熱噴涂工藝將磷光粉與鋁青銅粉末復(fù)合制備復(fù)合涂層,應(yīng)用于大型部件的工業(yè)模具表面,可方便、快速達(dá)到實(shí)現(xiàn)檢測復(fù)合涂層磨損狀況的目的,實(shí)現(xiàn)自敏檢測功能。但前期實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在高溫下制備復(fù)合涂層過程中SrAl2O4:Eu2+,Dy3+中的激活劑粒子Eu2+在高溫狀態(tài)下極易被氧化為Eu3+,磷光粉喪失余輝性能；此外磷光粒子與金屬粉末接觸產(chǎn)生接觸性猝滅,高溫下電子的躍遷過程過于活躍使其在復(fù)合與釋放過程中逃逸或喪失大量電子,導(dǎo)致激發(fā)態(tài)電子躍遷強(qiáng)度降低,從而導(dǎo)致部分磷光粉發(fā)光降低甚至喪失。本文選用熱穩(wěn)定性好、透光性較好的Si02為包覆物,采用溶膠凝膠包覆法,以正硅酸乙酯為硅源,在商用磷光粉SrAl2O4:Eu2+,Dy3+表面進(jìn)行表面包覆處理,以解決磷光粉應(yīng)用于表面熱噴涂時(shí)高溫氧化和與金屬離子接觸所出現(xiàn)的猝滅現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)前期通過研究包覆工藝中的溶液配比,溶液pH,溶液攪拌時(shí)間等影響磷光粉包覆的因素,確定最優(yōu)包覆工藝。通過溫度與制樣工藝相對較好控制的熱壓燒結(jié)工藝制備包覆前及不同包覆比的塊體磷光復(fù)合材料,通過分析復(fù)合材料的發(fā)光性能,考評溫度和與金屬粒子接觸對包覆前后磷光粉的影響。通過分析磷光復(fù)合材料的力學(xué)性能及耐腐蝕性能,研究磷光粉表面包覆對復(fù)合材料整體性能的影響。最后通過熱壓燒結(jié)工藝分析得到最適合用于熱噴涂工藝下的包覆比磷光粉運(yùn)用于等離子噴涂中制備磷光復(fù)合涂層,分析復(fù)合涂層的發(fā)光及力學(xué)性能,探討包覆磷光粉在熱噴涂復(fù)合涂層中的應(yīng)用效果結(jié)果表明：溶液配比TEOS:CH3CH2OH:H2O=1:3:5時(shí),調(diào)節(jié)溶液PH=4,在60℃的反應(yīng)溫度下攪拌15-25min,控制包覆比在5%-20%可以得到包覆效果較好的包覆SiO2磷光粉。包覆層物質(zhì)改善了磷光粉的相容性問題,并未改變磷光粉的晶體結(jié)構(gòu),對磷光粉的發(fā)光影響較小利用熱壓燒結(jié)工藝將包覆前及不同包覆比磷光粉與高鋁青銅粉末混合制備磷光復(fù)合材料。復(fù)合材料表面平整致密,包覆后磷光粉制備復(fù)合材料發(fā)光性能明顯高于包覆前磷光復(fù)合材料,隨著包覆比增加,發(fā)光性能越好。包覆磷光粉提高了復(fù)合材料的硬度,降低了復(fù)合材料摩擦過程中的磨損量。Si02包覆膜對磨損表面起到修復(fù)作用,復(fù)合材料摩擦系數(shù)較穩(wěn)定,當(dāng)包覆比為10%時(shí)復(fù)合材料具有最穩(wěn)定的摩擦系數(shù),發(fā)光性能也較好。磷光粉包覆延緩甚至避免了磷光粉在H2SO4、NaOH、NaCl三種體系下的腐蝕,進(jìn)而改善了復(fù)合材料在三種體系下的腐蝕性能。利用等離子噴涂工藝將包覆前與10%包覆比磷光粉與高鋁青銅粉末混合制備復(fù)合涂層,結(jié)果表明包覆磷光粉與高鋁青銅粉末制備復(fù)合涂層表面與界面結(jié)合更致密,包覆后磷光復(fù)合涂層在摩擦過程中具有較低的磨損量,在低載和高載下具有較低的摩擦系數(shù)。在復(fù)合涂層中磷光粉表面包覆可以防止部分磷光粒子猝滅,增加復(fù)合材料中磷光粒子的發(fā)光面積。
【關(guān)鍵詞】：磷光粒子 包覆 猝滅 復(fù)合材料 摩擦磨損 耐蝕性 發(fā)光性能
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第一章 緒論12-27
• 1.1 鋁青銅合金及復(fù)合材料制備技術(shù)12-14
• 1.1.1 鋁青銅合金簡介12
• 1.1.2 鋁青銅研究現(xiàn)狀12-13
• 1.1.3 復(fù)合材料制備技術(shù)13-14
• 1.1.3.1 熱壓燒結(jié)工藝13
• 1.1.3.2 熱噴涂13-14
• 1.1.3.3 冷噴涂14
• 1.2 工業(yè)實(shí)時(shí)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀14-15
• 1.3 長余輝磷光材料15-20
• 1.3.1 長余輝磷光材料簡介15
• 1.3.2 鋁酸鹽長余輝磷光材料的優(yōu)點(diǎn)15-16
• 1.3.3 鋁酸鍶長余輝磷光材料發(fā)光機(jī)理16-17
• 1.3.4 磷光粉的發(fā)射光譜與余輝衰減17-18
• 1.3.5 長余輝磷光材料研究現(xiàn)狀及存在的問題18-20
• 1.4 鋁酸鹽磷光粉的表面包覆改性研究20-25
• 1.4.1 包覆工藝簡介20-21
• 1.4.2 包覆在磷光粉表面改性中的應(yīng)用21-22
• 1.4.3 包覆方法的選擇22-24
• 1.4.4 包覆材料的選擇24-25
• 1.5 選題意義及研究內(nèi)容25-27
• 1.5.1 選題意義25-26
• 1.5.2 研究內(nèi)容26-27
• 第二章 磷光粉表面包覆及復(fù)合材料制備實(shí)驗(yàn)方法27-34
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料27-28
• 2.1.1 復(fù)合材料27
• 2.1.2 包覆實(shí)驗(yàn)材料27
• 2.1.3 復(fù)合材料及復(fù)合涂層基體材料27-28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法28-31
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)總體方案28-29
• 2.2.2 包覆實(shí)驗(yàn)29
• 2.2.3 熱壓燒結(jié)復(fù)合材料制備29-30
• 2.2.4 超音速等離子噴涂復(fù)合涂層制備30
• 2.2.5 腐蝕實(shí)驗(yàn)30-31
• 2.3 組織性能分析31-34
• 2.3.1 X射線衍射分析31
• 2.3.2 掃描電鏡形貌觀察31
• 2.3.3 發(fā)光性能分析31-32
• 2.3.4 顯微硬度測試32
• 2.3.5 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)32-33
• 2.3.6 電化學(xué)工作站分析33-34
• 第三章 SrAl_2O_4：Eu~(2+),Dy~(3+)表面SiO_2包覆改性的研究34-41
• 3.1 溶膠凝膠包覆法34
• 3.1.1 溶膠凝膠包覆原理34
• 3.2 溶膠凝膠包覆工藝的影響34-37
• 3.2.1 溶液配比對包覆工藝的影響34-35
• 3.2.2 溶液的pH對正硅酸乙酯水解過程的影響35-36
• 3.2.3 攪拌時(shí)間對正硅酸乙酯水解過程的影響36
• 3.2.4 反應(yīng)溫度對正硅酸乙酯水解過程的影響36
• 3.2.5 包覆量對磷光粉包覆的影響36-37
• 3.3 磷光粉表面包覆前后性能分析37-39
• 3.3.1 磷光粉包覆前后形貌分析37-38
• 3.3.2 磷光粉包覆前后及不同包覆比物相分析38-39
• 3.3.3 磷光粉包覆前后及不同包覆比發(fā)光性能分析39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第四章 磷光粉包覆前后熱壓燒結(jié)復(fù)合材料發(fā)光及摩擦性能研究41-48
• 4.1 磷光粉包覆前后復(fù)合材料表面形貌41-43
• 4.2 磷光粉包覆前后復(fù)合材料發(fā)光性能分析43-44
• 4.2.1 復(fù)合材料發(fā)光性能及磷光粉猝滅機(jī)理分析43-44
• 4.2.2 復(fù)合材料發(fā)光照片44
• 4.3 磷光粉包覆前后復(fù)合材料力學(xué)性能分析44-47
• 4.3.1 磷光粉包覆前后復(fù)合材料顯微硬度分析44
• 4.3.2 磷光粉包覆前后復(fù)合材料摩擦性能分析44-47
• 4.4 本章小結(jié)47-48
• 第五章 磷光粉包覆前后熱壓燒結(jié)復(fù)合材料腐蝕性能研究48-61
• 5.1 腐蝕的定義48
• 5.2 硫酸腐蝕體系48-52
• 5.2.1 靜態(tài)化學(xué)腐蝕48-51
• 5.2.2 電化學(xué)腐蝕51-52
• 5.3 氫氧化鈉腐蝕體系52-55
• 5.3.1 靜態(tài)化學(xué)腐蝕52-54
• 5.3.2 電化學(xué)腐蝕54-55
• 5.4 氯化鈉腐蝕體系55-57
• 5.4.1 靜態(tài)化學(xué)腐蝕55-56
• 5.4.2 電化學(xué)腐蝕56-57
• 5.5 包覆前后復(fù)合材料靜態(tài)腐蝕后發(fā)光性能分析57-60
• 5.6 本章小結(jié)60-61
• 第六章 磷光粉包覆前后等離子噴涂復(fù)合涂層發(fā)光及摩擦性能研究61-69
• 6.1 復(fù)合涂層的表面形貌61-62
• 6.2 復(fù)合涂層的界面形貌62
• 6.3 復(fù)合涂層的發(fā)光性能62-65
• 6.3.1 發(fā)射光譜及余輝曲線62-64
• 6.3.2 復(fù)合涂層的宏觀發(fā)光性能64
• 6.3.3 復(fù)合涂層的微觀發(fā)光性能64-65
• 6.4 復(fù)合涂層的力學(xué)性能65-67
• 6.4.1 復(fù)合涂層的磨損失重65-66
• 6.4.2 復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)66-67
• 6.5 本章小結(jié)67-69
• 結(jié)論69-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 致謝77-78
• 附錄A 攻讀碩士期間所發(fā)表的論文78

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本文編號：1085722