等離子噴涂制備鎳鋁基寬溫域自潤滑涂層及摩擦學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-08 15:41
固體自潤滑復(fù)合材料由于特殊的優(yōu)異性能,可以運(yùn)用在高溫、高真空、強(qiáng)輻射、高負(fù)載等特殊工況條件下,可以解決某些航天航空、化工冶金等機(jī)械設(shè)備的摩擦磨損問題,因此得到了大量的研究。合理利用多種固體潤滑劑,是實(shí)現(xiàn)常溫到高溫寬溫域范圍內(nèi)潤滑的有效方法之一。本文采用等離子噴涂?jī)?yōu)化工藝制備了以Ag為中低溫潤滑相,共晶氟化物或摩擦產(chǎn)物含Ag金屬氧化物為高溫潤滑相,以Cr2O3為增強(qiáng)相的鎳鋁基寬溫域潤滑涂層,測(cè)試了涂層從室溫到750℃寬溫域下的摩擦學(xué)性能,研究了溫度、組分和含量等因素對(duì)潤滑涂層摩擦磨損性能的影響,通過XRD、SEM、EDS、Raman等測(cè)試分析手段對(duì)涂層的表截面和磨損區(qū)域進(jìn)行了檢測(cè)分析,并對(duì)復(fù)合潤滑涂層在各個(gè)溫度段下的摩擦與潤滑行為進(jìn)行了討論。本文采用正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)的方法,研究了大氣等離子噴涂NiAl-Cr203復(fù)合涂層過程中噴涂距離、噴涂電流和氬氣流量對(duì)涂層質(zhì)量的影響,確定了最優(yōu)噴涂參數(shù)為噴涂距離:8cm,噴涂電流:660A,氬氣流量:2600L/h。NiAl-Mo-Ag-BaF2/CaF2-Cr2O3復(fù)合涂層中,添加20wt.%Cr2O3提高了涂層硬度,將磨損率降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)(10-4...
【文章來源】:南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
噴涂現(xiàn)場(chǎng)
測(cè)量從涂層/基體處界面至涂層的表面,每間隔40,取點(diǎn)測(cè)試,對(duì)于誤差大的??點(diǎn)舍棄,并重新測(cè)試。??實(shí)驗(yàn)使用HT-1000高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),圖2.3為該試驗(yàn)機(jī)實(shí)物圖。將已噴涂完畢??的板材線切割成20x20mm大小的試樣,并對(duì)涂層表面采用600號(hào)砂紙進(jìn)行打磨降低表??面粗糙度,后經(jīng)過清洗,除油進(jìn)入試驗(yàn)機(jī)。實(shí)驗(yàn)中選取不同溫度:室溫、200°C、400°C、??600°C及750°C,將磨好的涂層樣品固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上,采用水平氣泡儀使涂層表面趨于??水平,以球-盤式摩擦測(cè)試,摩擦盤為涂層表面,球?yàn)橹睆剑叮恚淼模樱椋常危辞,載荷穩(wěn)定??為5N,盤的轉(zhuǎn)速設(shè)為300r/min,摩擦半徑為5mm,測(cè)試時(shí)間為60min。摩擦系數(shù)測(cè)試??結(jié)果直接由測(cè)試計(jì)算機(jī)得到,磨損率由三維輪廓儀測(cè)得,計(jì)算公式為:w=Av;AF,其中??w為磨損率,單位為Av為磨損體積,單位為mm3;?s為滑動(dòng)總距離,單位為??m;?F為施加的載荷
3.3?NiAl-Cr20、;涂層等離子噴涂工藝參數(shù)的優(yōu)化??3.3.1試驗(yàn)結(jié)果??圖3.3中編號(hào)(1)-(9)分別代表表2.1中不同噴涂參數(shù)下得到的涂層的截面微觀圖,??放大倍數(shù)為3000倍,(1*)-(9*)為對(duì)應(yīng)得到的灰度化圖片,可以看出,不同噴涂條件下的??涂層截面質(zhì)量存在明顯的差異性,如1號(hào)和3號(hào),黑色的Cr2〇3呈條帶狀均勻的分布在??涂層之間,并且熔化良好,涂層致密,而在其他噴涂參數(shù)下的涂層中,2號(hào)和4號(hào)存在??少量未熔顆粒和一些的孔隙和空洞,7號(hào)和9號(hào)則存在明顯的未熔化Cr203顆粒,直接??導(dǎo)致涂層在服役過程中,使用壽命減少。通過圖像分析的方法來計(jì)算涂層的孔隙率,在??圖片灰度處理之后,空隙和空洞以黑色的像素區(qū)域存在,通過計(jì)算黑色區(qū)域的像素總和??除以整張圖片的像素點(diǎn),從而粗略得到涂層的孔隙率。??19??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]等離子噴涂制備WC-Co-Cu-BaF2/CaF2自潤滑耐磨涂層及其高溫摩擦性能[J]. 袁建輝,祝迎春,雷強(qiáng),占慶,黃晶,丁思月. 中國表面工程. 2012(02)
[2]Fe-Mo-(MoS2/PbO)高溫自潤滑材料的摩擦學(xué)特性[J]. 韓杰勝,劉維民,呂晉軍,王靜波. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2008(01)
[3]潤滑理論研究的進(jìn)展與思考[J]. 溫詩鑄. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2007(06)
[4]金屬基/石墨固體自潤滑材料的研究進(jìn)展[J]. 盧鈴,朱定一,汪才良. 材料導(dǎo)報(bào). 2007(02)
[5]PEEK——制作中高壓往復(fù)壓縮機(jī)活塞環(huán)的新材料[J]. 梁延祥,尹云萍,莊國慶,高曉范. 壓縮機(jī)技術(shù). 2006(06)
[6]PTFE復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能及力學(xué)性能[J]. 張招柱,曹佩弦,王坤,劉維民. 高分子材料科學(xué)與工程. 2005(02)
[7]新型Ni-Cu-C合金中石墨的球化處理及其性能[J]. 朱定一,陳麗娟. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2004(11)
[8]新型Ni3Al/石墨高溫固體自潤滑材料的制備及其性能[J]. 朱定一,關(guān)翔鋒,陳麗娟,湯偉. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2004(04)
[9]高分子基自潤滑材料的研究進(jìn)展[J]. 浦玉萍,呂廣庶,王強(qiáng). 航空學(xué)報(bào). 2004(02)
[10]幾種高速電弧噴涂層高溫沖蝕磨損性能[J]. 胡軍志,馬世寧,陳學(xué)榮,朱子新. 焊接學(xué)報(bào). 2003(06)
本文編號(hào):2905312
【文章來源】:南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:80 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
噴涂現(xiàn)場(chǎng)
測(cè)量從涂層/基體處界面至涂層的表面,每間隔40,取點(diǎn)測(cè)試,對(duì)于誤差大的??點(diǎn)舍棄,并重新測(cè)試。??實(shí)驗(yàn)使用HT-1000高溫摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),圖2.3為該試驗(yàn)機(jī)實(shí)物圖。將已噴涂完畢??的板材線切割成20x20mm大小的試樣,并對(duì)涂層表面采用600號(hào)砂紙進(jìn)行打磨降低表??面粗糙度,后經(jīng)過清洗,除油進(jìn)入試驗(yàn)機(jī)。實(shí)驗(yàn)中選取不同溫度:室溫、200°C、400°C、??600°C及750°C,將磨好的涂層樣品固定在旋轉(zhuǎn)臺(tái)上,采用水平氣泡儀使涂層表面趨于??水平,以球-盤式摩擦測(cè)試,摩擦盤為涂層表面,球?yàn)橹睆剑叮恚淼模樱椋常危辞,載荷穩(wěn)定??為5N,盤的轉(zhuǎn)速設(shè)為300r/min,摩擦半徑為5mm,測(cè)試時(shí)間為60min。摩擦系數(shù)測(cè)試??結(jié)果直接由測(cè)試計(jì)算機(jī)得到,磨損率由三維輪廓儀測(cè)得,計(jì)算公式為:w=Av;AF,其中??w為磨損率,單位為Av為磨損體積,單位為mm3;?s為滑動(dòng)總距離,單位為??m;?F為施加的載荷
3.3?NiAl-Cr20、;涂層等離子噴涂工藝參數(shù)的優(yōu)化??3.3.1試驗(yàn)結(jié)果??圖3.3中編號(hào)(1)-(9)分別代表表2.1中不同噴涂參數(shù)下得到的涂層的截面微觀圖,??放大倍數(shù)為3000倍,(1*)-(9*)為對(duì)應(yīng)得到的灰度化圖片,可以看出,不同噴涂條件下的??涂層截面質(zhì)量存在明顯的差異性,如1號(hào)和3號(hào),黑色的Cr2〇3呈條帶狀均勻的分布在??涂層之間,并且熔化良好,涂層致密,而在其他噴涂參數(shù)下的涂層中,2號(hào)和4號(hào)存在??少量未熔顆粒和一些的孔隙和空洞,7號(hào)和9號(hào)則存在明顯的未熔化Cr203顆粒,直接??導(dǎo)致涂層在服役過程中,使用壽命減少。通過圖像分析的方法來計(jì)算涂層的孔隙率,在??圖片灰度處理之后,空隙和空洞以黑色的像素區(qū)域存在,通過計(jì)算黑色區(qū)域的像素總和??除以整張圖片的像素點(diǎn),從而粗略得到涂層的孔隙率。??19??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]等離子噴涂制備WC-Co-Cu-BaF2/CaF2自潤滑耐磨涂層及其高溫摩擦性能[J]. 袁建輝,祝迎春,雷強(qiáng),占慶,黃晶,丁思月. 中國表面工程. 2012(02)
[2]Fe-Mo-(MoS2/PbO)高溫自潤滑材料的摩擦學(xué)特性[J]. 韓杰勝,劉維民,呂晉軍,王靜波. 材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào). 2008(01)
[3]潤滑理論研究的進(jìn)展與思考[J]. 溫詩鑄. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2007(06)
[4]金屬基/石墨固體自潤滑材料的研究進(jìn)展[J]. 盧鈴,朱定一,汪才良. 材料導(dǎo)報(bào). 2007(02)
[5]PEEK——制作中高壓往復(fù)壓縮機(jī)活塞環(huán)的新材料[J]. 梁延祥,尹云萍,莊國慶,高曉范. 壓縮機(jī)技術(shù). 2006(06)
[6]PTFE復(fù)合材料的摩擦學(xué)性能及力學(xué)性能[J]. 張招柱,曹佩弦,王坤,劉維民. 高分子材料科學(xué)與工程. 2005(02)
[7]新型Ni-Cu-C合金中石墨的球化處理及其性能[J]. 朱定一,陳麗娟. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2004(11)
[8]新型Ni3Al/石墨高溫固體自潤滑材料的制備及其性能[J]. 朱定一,關(guān)翔鋒,陳麗娟,湯偉. 中國有色金屬學(xué)報(bào). 2004(04)
[9]高分子基自潤滑材料的研究進(jìn)展[J]. 浦玉萍,呂廣庶,王強(qiáng). 航空學(xué)報(bào). 2004(02)
[10]幾種高速電弧噴涂層高溫沖蝕磨損性能[J]. 胡軍志,馬世寧,陳學(xué)榮,朱子新. 焊接學(xué)報(bào). 2003(06)
本文編號(hào):2905312
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