激光熔覆制備ZrB 2 /Cu多元合金復(fù)合涂層的研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-10 18:24
銅及銅合金具有很多出色的性能例如高熱傳導(dǎo)率和電導(dǎo)率、優(yōu)良的塑性和韌性。本文以銅合金粉為熔覆材料,ZrB2作為陶瓷增強(qiáng)相,采用激光熔覆法在純銅表面制備了金屬陶瓷復(fù)合材料熔覆層,利用X射線衍射儀、透射電子顯微鏡、掃描電子顯微鏡、金相顯微鏡等分析方法研究了熔覆層內(nèi)增強(qiáng)相的分布、形貌以及界面結(jié)合情況,之后使用高速載流摩擦磨損測試平臺(tái)測試了熔覆層的摩擦磨損性能。試驗(yàn)結(jié)果表明,綜合考慮ZrB2/Cu熔覆層的表面形貌、顯微硬度、導(dǎo)電率、拉伸強(qiáng)度等因素,優(yōu)化后的工藝為,功率密度31.11 kJ/cm2,ZrB2含量6 wt.%,此時(shí)抗拉強(qiáng)度為360 MPa,導(dǎo)電率為26%IACS。對ZrB2/Cu復(fù)合材料熔覆層的顯微組織進(jìn)行重點(diǎn)研究,并分析其他合金元素在熔覆層中的相組成。研究發(fā)現(xiàn),熔覆層中的主要物相為Cu和ZrB2;Zr B2在熔覆層截面縱向呈梯度分布,表面含量高于底部含量;ZrB2在熔覆層表面呈板條狀,在底部則呈細(xì)針狀;熔覆層內(nèi)還生成了CrCo、F...
【文章來源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:77 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 激光熔覆及其制備材料的研究進(jìn)展
1.2 金屬陶瓷材料的特點(diǎn)
1.2.1 激光熔覆涂層的增強(qiáng)相
2的性質(zhì)"> 1.2.2 ZrB2的性質(zhì)
1.2.3 激光熔覆的金屬基體
1.3 金屬陶瓷復(fù)合涂層的摩擦磨損性能
1.4 當(dāng)前研究中遇到的問題
1.5 論文思路及研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法及儀器
2.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.2 實(shí)驗(yàn)方案
2.2.1 銅基體表面預(yù)處理
2.2.2 激光熔覆設(shè)備
2.3 熔覆材料性能檢測
2.3.1 電導(dǎo)率測試
2.3.2 拉伸測試
2.3.3 顯微硬度測試
2.3.4 載流摩擦磨損性能測試
2.4 材料組織結(jié)構(gòu)分析
2.4.1 X射線衍射分析
2.4.2 掃描電鏡分析
2.4.3 透射電鏡分析
2/Cu熔覆材料的制備和性能">第3章 ZrB2/Cu熔覆材料的制備和性能
3.1 功率密度和稀釋率
3.2 功率密度的確定
3.2.1 不同激光功率密度熔覆層的宏觀形貌
3.2.2 不同激光功率密度熔覆層的稀釋率
3.2.3 不同激光功率密度熔覆層的硬度
3.2.4 不同激光功率密度熔覆層的導(dǎo)電率
3.2.5 不同激光功率密度熔覆層的抗拉強(qiáng)度
3.2.6 不同激光功率密度熔覆層的拉伸斷口形貌
2含量的確定"> 3.3 添加ZrB2含量的確定
2含量熔覆層的宏觀形貌"> 3.3.1 不同ZrB2含量熔覆層的宏觀形貌
2含量熔覆層的相對密度"> 3.3.2 不同ZrB2含量熔覆層的相對密度
2含量熔覆層的硬度"> 3.3.3 不同ZrB2含量熔覆層的硬度
2含量熔覆層的導(dǎo)電率"> 3.3.4 不同ZrB2含量熔覆層的導(dǎo)電率
2含量熔覆層的拉伸強(qiáng)度"> 3.3.5 不同ZrB2含量熔覆層的拉伸強(qiáng)度
2含量熔覆層的拉伸斷口分析"> 3.3.6 不同ZrB2含量熔覆層的拉伸斷口分析
3.4 顯微組織分析
2相的形態(tài)"> 3.4.1 涂層中ZrB2相的形態(tài)
2含量時(shí)ZrB2在涂層中的分布"> 3.4.2 不同ZrB2含量時(shí)ZrB2在涂層中的分布
3.5 物相分析
3.6 本章小結(jié)
第4章 激光熔覆涂層微觀分析和界面結(jié)合
2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料界面反應(yīng)"> 4.1 ZrB2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料界面反應(yīng)
2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料形貌"> 4.1.1 ZrB2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料形貌
2在涂層中不同位置的形貌和分布"> 4.1.2 ZrB2在涂層中不同位置的形貌和分布
4.2 熔覆層中的其它物質(zhì)
4.3 本章小結(jié)
第5章 激光熔覆復(fù)合材料載流摩擦磨損
5.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
2含量對ZrB2/Cu涂層摩擦磨損性能的影響"> 5.2 ZrB2含量對ZrB2/Cu涂層摩擦磨損性能的影響
2含量Zr B2/Cu涂層的摩擦系數(shù)和磨損率"> 5.2.1 不同ZrB2含量Zr B2/Cu涂層的摩擦系數(shù)和磨損率
2含量Zr B2/Cu涂層摩擦磨損形貌"> 5.2.2 不同ZrB2含量Zr B2/Cu涂層摩擦磨損形貌
2/Cu涂層摩擦磨損性能的影響"> 5.3 滑動(dòng)速度對ZrB2/Cu涂層摩擦磨損性能的影響
2/Cu涂層的摩擦系數(shù)和磨損率"> 5.3.1 不同滑動(dòng)速度下ZrB2/Cu涂層的摩擦系數(shù)和磨損率
2/Cu涂層摩擦磨損的表面形貌"> 5.3.2 不同滑動(dòng)速度下ZrB2/Cu涂層摩擦磨損的表面形貌
5.4 摩擦系數(shù)變化規(guī)律
5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]原位自生ZrC-ZrB2/鐵基氬弧熔覆層[J]. 陳麗麗,王振廷,楊德云. 焊接學(xué)報(bào). 2014(12)
[2]激光熔覆NiCoCrAlY/ZrB2復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)及高溫耐磨性能[J]. 郭純,陳建敏,姚潤鋼,周健松. 稀有金屬材料與工程. 2013(08)
[3]激光熔覆修復(fù)鎳基高溫合金稀釋率的可控性研究[J]. 潘滸,趙劍峰,劉云雷,王凱,肖猛,高雪松. 中國激光. 2013(04)
[4]石墨/TiC改性鎳基合金復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能(英文)[J]. 蔡濱,譚業(yè)發(fā),屠義強(qiáng),王小龍,譚華. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(11)
[5]超高溫陶瓷材料的研究[J]. 于軍,章徳銘,楊永琦,劉建明,任先京. 熱噴涂技術(shù). 2011(01)
[6]金屬陶瓷復(fù)合涂層的技術(shù)與研究展望[J]. 劉佳,郭春麗. 陶瓷. 2010(05)
[7]超高溫陶瓷材料的抗氧化性[J]. 劉東亮,金永中,鄧建國. 陶瓷學(xué)報(bào). 2010(01)
[8]Ni-Fe-W合金鍍層的結(jié)構(gòu)形貌及摩擦學(xué)性能研究[J]. 張鵬,趙永武. 潤滑與密封. 2007(02)
[9]電流對碳納米管-銀-石墨復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響[J]. 張敏,鳳儀. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2005(04)
博士論文
[1]等離子噴涂TiB2-M金屬陶瓷復(fù)合涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 祝弘濱.北京工業(yè)大學(xué) 2014
[2]載流摩擦磨損機(jī)理研究[D]. 董霖.西南交通大學(xué) 2008
碩士論文
[1]Cu-Gd2O3復(fù)合材料制備及性能研究[D]. 許貴香.燕山大學(xué) 2014
[2]Cu-La2O3復(fù)合材料的制備及摩擦磨損性能研究[D]. 鄭潤國.燕山大學(xué) 2011
本文編號(hào):2909163
【文章來源】:燕山大學(xué)河北省
【文章頁數(shù)】:77 頁
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
1.1 激光熔覆及其制備材料的研究進(jìn)展
1.2 金屬陶瓷材料的特點(diǎn)
1.2.1 激光熔覆涂層的增強(qiáng)相
2的性質(zhì)"> 1.2.2 ZrB2的性質(zhì)
1.2.3 激光熔覆的金屬基體
1.3 金屬陶瓷復(fù)合涂層的摩擦磨損性能
1.4 當(dāng)前研究中遇到的問題
1.5 論文思路及研究內(nèi)容
第2章 實(shí)驗(yàn)方法及儀器
2.1 實(shí)驗(yàn)原料
2.2 實(shí)驗(yàn)方案
2.2.1 銅基體表面預(yù)處理
2.2.2 激光熔覆設(shè)備
2.3 熔覆材料性能檢測
2.3.1 電導(dǎo)率測試
2.3.2 拉伸測試
2.3.3 顯微硬度測試
2.3.4 載流摩擦磨損性能測試
2.4 材料組織結(jié)構(gòu)分析
2.4.1 X射線衍射分析
2.4.2 掃描電鏡分析
2.4.3 透射電鏡分析
2/Cu熔覆材料的制備和性能">第3章 ZrB2/Cu熔覆材料的制備和性能
3.1 功率密度和稀釋率
3.2 功率密度的確定
3.2.1 不同激光功率密度熔覆層的宏觀形貌
3.2.2 不同激光功率密度熔覆層的稀釋率
3.2.3 不同激光功率密度熔覆層的硬度
3.2.4 不同激光功率密度熔覆層的導(dǎo)電率
3.2.5 不同激光功率密度熔覆層的抗拉強(qiáng)度
3.2.6 不同激光功率密度熔覆層的拉伸斷口形貌
2含量的確定"> 3.3 添加ZrB2含量的確定
2含量熔覆層的宏觀形貌"> 3.3.1 不同ZrB2含量熔覆層的宏觀形貌
2含量熔覆層的相對密度"> 3.3.2 不同ZrB2含量熔覆層的相對密度
2含量熔覆層的硬度"> 3.3.3 不同ZrB2含量熔覆層的硬度
2含量熔覆層的導(dǎo)電率"> 3.3.4 不同ZrB2含量熔覆層的導(dǎo)電率
2含量熔覆層的拉伸強(qiáng)度"> 3.3.5 不同ZrB2含量熔覆層的拉伸強(qiáng)度
2含量熔覆層的拉伸斷口分析"> 3.3.6 不同ZrB2含量熔覆層的拉伸斷口分析
3.4 顯微組織分析
2相的形態(tài)"> 3.4.1 涂層中ZrB2相的形態(tài)
2含量時(shí)ZrB2在涂層中的分布"> 3.4.2 不同ZrB2含量時(shí)ZrB2在涂層中的分布
3.5 物相分析
3.6 本章小結(jié)
第4章 激光熔覆涂層微觀分析和界面結(jié)合
2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料界面反應(yīng)"> 4.1 ZrB2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料界面反應(yīng)
2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料形貌"> 4.1.1 ZrB2增強(qiáng)銅基復(fù)合材料形貌
2在涂層中不同位置的形貌和分布"> 4.1.2 ZrB2在涂層中不同位置的形貌和分布
4.2 熔覆層中的其它物質(zhì)
4.3 本章小結(jié)
第5章 激光熔覆復(fù)合材料載流摩擦磨損
5.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)
2含量對ZrB2/Cu涂層摩擦磨損性能的影響"> 5.2 ZrB2含量對ZrB2/Cu涂層摩擦磨損性能的影響
2含量Zr B2/Cu涂層的摩擦系數(shù)和磨損率"> 5.2.1 不同ZrB2含量Zr B2/Cu涂層的摩擦系數(shù)和磨損率
2含量Zr B2/Cu涂層摩擦磨損形貌"> 5.2.2 不同ZrB2含量Zr B2/Cu涂層摩擦磨損形貌
2/Cu涂層摩擦磨損性能的影響"> 5.3 滑動(dòng)速度對ZrB2/Cu涂層摩擦磨損性能的影響
2/Cu涂層的摩擦系數(shù)和磨損率"> 5.3.1 不同滑動(dòng)速度下ZrB2/Cu涂層的摩擦系數(shù)和磨損率
2/Cu涂層摩擦磨損的表面形貌"> 5.3.2 不同滑動(dòng)速度下ZrB2/Cu涂層摩擦磨損的表面形貌
5.4 摩擦系數(shù)變化規(guī)律
5.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間承擔(dān)的科研任務(wù)與主要成果
致謝
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]原位自生ZrC-ZrB2/鐵基氬弧熔覆層[J]. 陳麗麗,王振廷,楊德云. 焊接學(xué)報(bào). 2014(12)
[2]激光熔覆NiCoCrAlY/ZrB2復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)及高溫耐磨性能[J]. 郭純,陳建敏,姚潤鋼,周健松. 稀有金屬材料與工程. 2013(08)
[3]激光熔覆修復(fù)鎳基高溫合金稀釋率的可控性研究[J]. 潘滸,趙劍峰,劉云雷,王凱,肖猛,高雪松. 中國激光. 2013(04)
[4]石墨/TiC改性鎳基合金復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能(英文)[J]. 蔡濱,譚業(yè)發(fā),屠義強(qiáng),王小龍,譚華. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2011(11)
[5]超高溫陶瓷材料的研究[J]. 于軍,章徳銘,楊永琦,劉建明,任先京. 熱噴涂技術(shù). 2011(01)
[6]金屬陶瓷復(fù)合涂層的技術(shù)與研究展望[J]. 劉佳,郭春麗. 陶瓷. 2010(05)
[7]超高溫陶瓷材料的抗氧化性[J]. 劉東亮,金永中,鄧建國. 陶瓷學(xué)報(bào). 2010(01)
[8]Ni-Fe-W合金鍍層的結(jié)構(gòu)形貌及摩擦學(xué)性能研究[J]. 張鵬,趙永武. 潤滑與密封. 2007(02)
[9]電流對碳納米管-銀-石墨復(fù)合材料摩擦磨損性能的影響[J]. 張敏,鳳儀. 摩擦學(xué)學(xué)報(bào). 2005(04)
博士論文
[1]等離子噴涂TiB2-M金屬陶瓷復(fù)合涂層的組織結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 祝弘濱.北京工業(yè)大學(xué) 2014
[2]載流摩擦磨損機(jī)理研究[D]. 董霖.西南交通大學(xué) 2008
碩士論文
[1]Cu-Gd2O3復(fù)合材料制備及性能研究[D]. 許貴香.燕山大學(xué) 2014
[2]Cu-La2O3復(fù)合材料的制備及摩擦磨損性能研究[D]. 鄭潤國.燕山大學(xué) 2011
本文編號(hào):2909163
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