Al基非晶合金密度低且力學(xué)性能優(yōu)異,已引起了廣泛關(guān)注。但其較差的非晶形成能力、較窄的過冷液相區(qū)以及較低的變形能力,限制了其應(yīng)用。相比常用的甩帶法或者真空鑄造法等工藝,冷噴涂技術(shù)可實現(xiàn)顆粒的固態(tài)沉積且能避免顆粒發(fā)生晶化,故在制備Al基非晶合金方面具有潛在優(yōu)勢。為軟化顆粒并同時提高顆粒速度,在冷噴涂過程中需施加合適的預(yù)熱溫度。由于晶體與非晶合金的變形機理差異顯著,因此需要深入研究預(yù)熱對晶體顆粒和非晶合金顆粒沉積行為的影響。本論文采用冷噴涂技術(shù)制備Al基非晶涂層,研究工藝參數(shù)尤其是預(yù)熱溫度對涂層微觀組織的影響,結(jié)合計算流體力學(xué)模擬結(jié)果,闡明了涂層的晶化機制,同時探究Al基非晶合金顆粒的沉積機理。采用合適的工藝參數(shù)制備塊體Al基非晶,對其形成機理進行研究,并分別采用熱等靜壓和制備Al基非晶復(fù)合材料的方式對噴涂態(tài)塊體Al基非晶的性能進行優(yōu)化。采用有限元模擬的方法研究預(yù)熱溫度對單個晶體顆粒和單個非晶合金顆粒沉積的影響,闡述預(yù)熱溫度與臨界速度和變形過程的關(guān)系。最后利用Python語言建立多顆粒模型,研究預(yù)熱溫度對涂層形成的影響。得到的主要結(jié)論如下:(1)涂層的單道厚度和α-Al含量隨著預(yù)熱溫度的升高...

【文章頁數(shù)】：156 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2 文獻綜述
    2.1 冷噴涂技術(shù)簡介
    2.2 冷噴涂顆粒沉積行為的研究現(xiàn)狀
        2.2.1 涂層的形成過程
        2.2.2 顆粒沉積機理
        2.2.3 臨界沉積速度
    2.3 非晶合金材料簡介
        2.3.1 非晶合金的特點
        2.3.2 鋁基非晶合金
    2.4 冷噴涂制備非晶涂層的研究進展
        2.4.1 冷噴涂制備非晶涂層的研究現(xiàn)狀
        2.4.2 非晶涂層沉積機理研究進展
    2.5 預(yù)熱對冷噴涂涂層沉積影響的研究進展
        2.5.1 顆粒預(yù)熱
        2.5.2 基體預(yù)熱
    2.6 有限元模擬冷噴涂顆粒飛行及碰撞的研究進展
        2.6.1 顆粒飛行模擬研究進展
        2.6.2 顆粒碰撞模擬研究進展
        2.6.3 材料的本構(gòu)模型
    2.7 課題意義及研究內(nèi)容
        2.7.1 研究意義與研究內(nèi)容
        2.7.2 技術(shù)路線
3 試驗與研究方法
    3.1 試驗原材料
    3.2 鋁基非晶涂層的制備
    3.3 塊體鋁基非晶及鋁基非晶復(fù)合材料的制備
    3.4 試驗檢測與分析方法
        3.4.1 掃描電鏡和透射電鏡測試
        3.4.2 XRD和DSC測試
        3.4.3 涂層孔隙率及顯微硬度測試
        3.4.4 準(zhǔn)靜態(tài)壓縮試驗
        3.4.5 熱等靜壓試驗
    3.5 預(yù)熱對顆粒沉積的有限元模擬
        3.5.1 歐拉模型的建立及本構(gòu)模型參數(shù)的確定
        3.5.2 有限元模型的設(shè)置及邊界條件
    3.6 計算流體力學(xué)模擬
4 冷噴涂鋁基非晶涂層的制備及機理研究
    4.1 鋁基非晶粉末的表征
    4.2 工藝參數(shù)對涂層制備的影響
        4.2.1 壓力和溫度對涂層制備的影響
        4.2.2 其他因素對涂層制備的影響
    4.3 預(yù)熱溫度對涂層內(nèi)部相組成和硬度的影響
    4.4 涂層的晶化機理
    4.5 鋁基非晶合金顆粒沉積機理初步探討
        4.5.1 與鐵基非晶的比較
        4.5.2 鋁基非晶合金顆粒的沉積機理
    4.6 本章小結(jié)
5 塊體鋁基非晶的制備及性能優(yōu)化
    5.1 塊體鋁基非晶的制備及力學(xué)性能研究
    5.2 塊體鋁基非晶的形成過程
        5.2.1 顆粒與基體相互作用
        5.2.2 顆粒與已沉積涂層的相互作用
    5.3 熱等靜壓對噴涂態(tài)塊體鋁基非晶的影響
    5.4 塊體鋁基非晶復(fù)合材料的制備及性能研究
        5.4.1 Al/Al基非晶復(fù)合涂層的制備
        5.4.2 A16061/Al基非晶復(fù)合涂層的制備
        5.4.3 A17075/Al基非晶復(fù)合涂層的制備
        5.4.4 塊體鋁基非晶復(fù)合涂層力學(xué)性能研究
    5.5 本章小結(jié)
6 預(yù)熱對單顆粒沉積影響的有限元模擬
    6.1 不同模型尺寸對模擬結(jié)果的影響
    6.2 預(yù)熱對同種晶體材料組合的影響
        6.2.1 預(yù)熱對協(xié)同變形組合的影響
        6.2.2 預(yù)熱對非協(xié)同變形組合的影響
        6.2.3 對線性關(guān)系的討論
    6.3 預(yù)熱對不同種晶體材料組合的影響
        6.3.1 不同種晶體材料組合臨界速度的研究
        6.3.2 對臨界速度的討論
        6.3.3 預(yù)熱對不同種晶體材料組合沉積的影響
    6.4 預(yù)熱對非晶合金顆粒沉積的影響
    6.5 預(yù)熱對晶體顆粒與非晶合金顆粒的沉積影響的比較
    6.6 本章小結(jié)
7 多顆粒沉積的有限元模擬
    7.1 多顆粒模型的建立
    7.2 晶體材料多顆粒模擬結(jié)果
        7.2.1 同種晶體材料組合多顆粒模擬結(jié)果
        7.2.2 不同種晶體材料組合多顆粒模擬結(jié)果
    7.3 非晶合金多顆粒模擬結(jié)果
    7.4 本章小結(jié)
8 結(jié)論
9 創(chuàng)新點
參考文獻
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3835046