鎳基寬溫域自潤滑涂層在高溫摩擦學領(lǐng)域以其機械強度高、使用溫度范圍寬、摩擦系數(shù)與磨損率低等優(yōu)點已成為空氣箔片軸承等航空、航天高溫摩擦部件的首選。本文采用高能球磨結(jié)合噴霧干燥造粒技術(shù)制備(Ni Cr Mo Al-Ag-Ba F_2/Ca F_2)鎳基復(fù)合粉末,采用等離子噴涂在不同噴涂距離制備鎳基自潤滑涂層,研究了噴涂距離對涂層形貌,結(jié)合強度的影響機理,獲得涂層最優(yōu)噴涂距離;研究了寬溫域(25-800℃)下涂層的摩擦磨損行為;并研究不同滑動速度、不同實驗溫度對涂層摩擦學性能的影響。主要研究結(jié)果如下:利用噴霧干燥設(shè)備改良鎳基復(fù)合粉末流動性,并對該粉末進行了噴涂距離為50-200 mm范圍的測試。測試結(jié)果表明,當噴涂距離較近時,會導致粉末融化不充分,速度較低,撞擊動能小,無法鋪展開來,出現(xiàn)了結(jié)合不牢,涂層表面顆粒化嚴重,同時涂層與等離子焰流近距離接觸造成涂層二次燒蝕,對涂層質(zhì)量造成不良影響;當噴涂距離較遠時,粉末飛行時間長,動能不足,粉末過燒,與基體無法形成完全咬合。涂層在60-140 mm范圍內(nèi)噴涂得到的涂層厚度適中,呈現(xiàn)較佳沉積態(tài)。通過分析在該范圍下涂層的微觀形貌、粉末融化狀態(tài)以及涂層拉伸強度,最終得出噴涂距離為100 mm時,涂層表面空隙及微裂紋較少,涂層致密,結(jié)合強度高。因此,確定了鎳基寬溫域自潤滑涂層最優(yōu)噴涂距離為100mm。利用最優(yōu)噴涂距離參數(shù),制備鎳基自潤滑涂層。測試了涂層在25-800℃與Inconel 718配副摩擦磨損性能。研究結(jié)果表明:采用高能球磨結(jié)合噴霧造粒法制備鎳基復(fù)合粉末,通過等離子噴涂工藝能夠獲得由Ni-Cr、Ni_3Al、Mo、Ag和Ca F_2/Ba F_2等相組成的鎳基高溫自潤滑涂層;在載荷10 N的條件下,涂層在25到800℃寬溫域范圍內(nèi)具有優(yōu)異的自潤滑特性,平均摩擦系數(shù)低于0.25,磨損率在10~-55 mm~3 N~-11 m~(-1)量級;在寬溫域范圍內(nèi),涂層的低摩擦系數(shù)和磨損率得益于潤滑劑Ag和Ba F_2/Ca F_2的“析出效應(yīng)”,以及Ba F_2/Ca F_2、Ag、Ag_2Mo O_4、Ni Cr_2O_4和Ba Mo O_4等潤滑劑的協(xié)同潤滑效應(yīng)。通過測試涂層在不同滑動速度(0.2-1.0 m/s)不同實驗溫度(25-800℃)的摩擦磨損性能,并結(jié)合表面磨痕SEM,對偶銷EDS分析以及Raman光譜儀,研究溫度、速度對涂層的摩擦學行為的影響。結(jié)果表明:在25℃到800℃,涂層的摩擦系數(shù)隨著溫度的增加呈先增加后降低的趨勢,400℃時摩擦系數(shù)達到最高值0.37;800℃時摩擦系數(shù)降至最低值0.17。涂層摩擦系數(shù)隨滑動速度的增加呈現(xiàn)先降后增的趨勢,0.8 m/s時摩擦系數(shù)最低,約在0.29~0.17范圍內(nèi);1.0 m/s時摩擦系數(shù)升高至0.27~0.2范圍內(nèi)。涂層優(yōu)異的自潤滑性能得益于軟金屬Ag的低剪切性,以及600~800℃范圍內(nèi)Ba F_2/Ca F_2、Ag與鉬酸鹽、鉻酸鹽等高溫產(chǎn)物的協(xié)同潤滑效應(yīng)。
【學位單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TG174.4
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 寬溫域自潤滑材料
        1.1.1 固體潤滑劑簡介
        1.1.2 寬溫域自潤滑復(fù)合材料
        1.1.3 寬溫域自潤滑涂層材料
    1.2 寬溫域自潤滑材料制備方法及研究現(xiàn)狀
        1.2.1 氣相沉積技術(shù)
        1.2.2 熱噴涂技術(shù)
        1.2.3 粉末冶金技術(shù)
        1.2.4 其他方法
    1.3 寬溫域潤滑與磨損機制
        1.3.1 高溫擴散析出效應(yīng)
        1.3.2 轉(zhuǎn)移膜理論
        1.3.3 釉質(zhì)層理論
        1.3.4 協(xié)同效應(yīng)
        1.3.5 磨損機制
    1.4 論文研究意義及內(nèi)容
第2章 實驗材料及涂層性能測試
    2.1 實驗材料
        2.1.1 基體材料
        2.1.2 粉末材料
    2.2 試樣制備
        2.2.1 粉末制備及團聚改性
        2.2.2 涂層制備
    2.3 測試分析
        2.3.1 粉末流動性與松裝密度
        2.3.2 涂層組織結(jié)構(gòu)分析
        2.3.3 表面粗糙度測量
        2.3.4 涂層的力學性能測試
        2.3.5 涂層孔隙率
        2.3.6 涂層的摩擦學性能測試
第3章 鎳基自潤滑涂層制備工藝和摩擦學性能
    3.1 引言
    3.2 實驗結(jié)果與分析
        3.2.1 噴涂粉末
        3.2.2 噴涂工藝與涂層結(jié)構(gòu)
        3.2.3 涂層的摩擦學性能
    3.3 本章小結(jié)
第4章 實驗溫度與滑動速度對鎳基自潤滑涂層摩擦學性能的影響
    4.1 引言
    4.2 實驗結(jié)果
        4.2.1 涂層的組織結(jié)構(gòu)及力學性能
        4.2.2 涂層的摩擦學性能
        4.2.3 涂層的磨損形貌
    4.3 分析與討論
        4.3.1 實驗溫度對涂層摩擦學性能的影響
        4.3.2 滑動速度對涂層摩擦學性能的影響
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀碩士期間所發(fā)表的論文

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 鄭有新;淺談涂層表面顆粒不良現(xiàn)象[J];材料保護;2001年04期

2 陳慧敏;HYF—14耐高溫防腐蝕保護涂層的研制[J];材料工程;1988年05期

3 王中 ,謝梅英 ,劉新 ,吳仲行;涂層組合材料穿管機頂頭[J];鋼鐵研究總院學報;1988年03期

4 李勇明,胡行方;WO_3電變色涂層的研究[J];無機材料學報;1988年03期

5 Allan Matthews;Juhani Valli;王德文;;涂層的粘著性能試驗[J];國外金屬熱處理;1988年04期

6 劉勝聲;;用電子自旋共振預(yù)測涂層耐久性的快速方法[J];合成材料老化與應(yīng)用;1988年01期

7 ;導電安全薄膜[J];技術(shù)經(jīng)濟信息;1988年12期

8 黃君明;;釕鈦錫三元涂層使用情況[J];氯堿工業(yè);1989年10期

9 葉茂;吳宏元;;鋼絲拉拔潤滑涂層的應(yīng)用與發(fā)展[J];鞍鋼技術(shù);1989年07期

10 劉繼旺;;最新的石油儲罐涂層系列介紹[J];國外油田工程;1989年01期

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 王璋;幾種典型金屬和涂層的沖擊磨損機理研究[D];西南交通大學;2018年

2 孟建平;ZrN基光熱轉(zhuǎn)換涂層優(yōu)化設(shè)計及熱穩(wěn)定性研究[D];北京有色金屬研究總院;2016年

3 王晨;高韌性硬質(zhì)納米涂層的制備及力學性能研究[D];西北工業(yè)大學;2016年

4 蔡新杰;欽表面電沉積法構(gòu)建抗菌高分子涂層及其性能研究[D];武漢大學;2016年

5 王茜;二硼化鋯涂層的熔鹽電沉積機制及耐熔融金屬腐蝕性能研究[D];中國科學技術(shù)大學;2017年

6 陽穎飛;Pt改性鋁化物涂層的制備科學及性能研究[D];中國科學技術(shù)大學;2017年

7 周鵬;3D打印鈦合金表面多孔涂層促進骨整合的實驗研究[D];第二軍醫(yī)大學;2017年

8 王光超;負載萬古霉素具貫通孔圖案結(jié)構(gòu)鈦涂層的制備及在骨科應(yīng)用基礎(chǔ)研究[D];第二軍醫(yī)大學;2017年

9 賀定勇;電弧噴涂粉芯絲材及其涂層的磨損特性研究[D];北京工業(yè)大學;2004年

10 李慶余;鋁電解用惰性可潤濕性TiB_2復(fù)合陰極涂層的研制與工業(yè)應(yīng)用[D];中南大學;2003年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 高舉;氟硅丙烯酸聚氨酯疏水涂層的構(gòu)效關(guān)系研究[D];福建師范大學;2017年

2 趙俊;耐高溫紅外低發(fā)射率涂層的制備與性能研究[D];電子科技大學;2018年

3 夏晨碩;一種新型高光譜涂層的設(shè)計與研制[D];南京大學;2018年

4 段軍靈;多元多相復(fù)合定向結(jié)構(gòu)涂層的制備及性能研究[D];蘭州理工大學;2018年

5 孫洋;鎳基寬溫域自潤滑涂層的制備及摩擦學性能研究[D];蘭州理工大學;2018年

6 郭麒;C/C復(fù)合材料表面CoNiCrAlTaHfY/Co涂層及其高溫氧化性能研究[D];太原理工大學;2018年

7 吉旖;炭系電熱涂層—層狀復(fù)合電熱陶瓷的制備與性能研究[D];華南理工大學;2017年

8 劉孟奇;電弧離子鍍CrAlSiN涂層結(jié)構(gòu)與性能研究[D];西北師范大學;2017年

9 譚中元;基于前線聚合原理的雷達隱身涂層快速制備及修復(fù)研究[D];南昌航空大學;2017年

10 劉小鎮(zhèn);C/C復(fù)合材料表面等離子滲鋯、鉻涂層及其高溫氧化性能研究[D];太原理工大學;2017年

本文編號：2840837