本文關(guān)鍵詞：激光熔覆YSZ@Ni納米核殼粒子制備復(fù)合涂層及其形成機(jī)制研究

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【摘要】：針對(duì)納米YSZ(Y2O3部分穩(wěn)定的ZrO2)粉末在激光熔覆過程中的團(tuán)聚、飛濺等問題,采用化學(xué)鍍法制備的納米YSZ@Ni核殼粒子來解決此關(guān)鍵問題。探討了納米YSZ@Ni核殼粒子在激光作用下的熔凝行為;研究了工藝參數(shù)對(duì)熔覆涂層組織和硬度的影響;探究了激光熔覆涂層的組織演變規(guī)律及形成機(jī)制。研究了不同成型粉末對(duì)激光熔覆制備涂層組織的影響。結(jié)果表明,激光熔覆純納米YSZ粉和機(jī)械混合的YSZ/Ni粉制備的涂層存在組織不均勻現(xiàn)象,而激光熔覆納米YSZ@Ni核殼粒子制備的涂層組織均勻、致密,且與基體結(jié)合良好。這是因?yàn)闅覰i能改善陶瓷相YSZ與Ni基合金基體之間的相容性。在激光熔覆過程中還發(fā)現(xiàn),純納米YSZ粉末在激光沖擊下飛濺最嚴(yán)重,YSZ/Ni混合粉次之,YSZ@Ni核殼粒子粉最好。通過系統(tǒng)研究激光熔覆單層、三層和八層納米YSZ@Ni核殼粒子粉,揭示涂層組織演變規(guī)律及形成機(jī)制。在激光熔覆過程中納米YSZ@Ni核殼粒子全部熔化,并產(chǎn)生分層現(xiàn)象,核-YSZ相上浮到熔池上部形成陶瓷層,殼-Ni擴(kuò)散到熔池下部與基體擴(kuò)散出來的Fe、Cr形成Fe-Cr-Ni合金粘結(jié)層。單層試樣中YSZ在涂層中分布成四種狀態(tài),除了先共晶相YSZ、鑲嵌在晶界的顆粒狀及少量團(tuán)聚態(tài)的“花狀”YSZ外,最主要形成了YSZ/FeCr2O4共晶組織。在三層和八層熔覆試樣中,主要以YSZ/FeCr2O4共晶組織形式存在,且熔覆層數(shù)越多,涂層組織越均勻,顯微硬度也更高。研究了工藝參數(shù)對(duì)激光熔覆YSZ@Ni納米核殼粒子制備復(fù)合涂層的影響。在其他激光工藝參數(shù)相同的情況下,隨著掃描速度增加,陶瓷層的厚度減少,組織也逐步有分層的趨勢(shì);激光功率對(duì)陶瓷層的厚度無明顯的線性規(guī)律,隨著激光功率的增加,熔池深度增加,導(dǎo)致熔覆層內(nèi)部陶瓷層與合金粘結(jié)層之間形成富含Cr、O元素的擴(kuò)散連接區(qū);當(dāng)鋪粉厚度低于0.3 mm,形成涂層太薄;鋪粉厚度增加,熔覆層厚度增加,厚度增加為0.8 mm,試樣的陶瓷層厚度可達(dá)120μm,繼續(xù)增加厚度制備出的涂層效果不佳。相對(duì)來說,在激光功率為1500 W、掃描速度為600 mm/min、鋪粉厚度為0.3 mm和光斑直徑為5 mm時(shí),激光熔覆YSZ@Ni納米核殼粒子制備出的涂層組織均勻,顯微硬度高達(dá)1436 HV0.2。
【關(guān)鍵詞】：納米YSZ@Ni核殼粒子 激光熔覆 納米陶瓷涂層 熔凝行為 工藝參數(shù) 形成機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-16
• 1.1 引言7
• 1.2 納米陶瓷涂層及其研究現(xiàn)狀7-9
• 1.3 激光熔覆技術(shù)制備納米陶瓷涂層9-14
• 1.3.1 激光熔覆制備納米陶瓷涂層研究進(jìn)展10
• 1.3.2 常見熔覆材料體系10-14
• 1.3.2.1 納米陶瓷粉11-12
• 1.3.2.2 納米陶瓷/金屬混合粉12-13
• 1.3.2.3 金屬包覆納米陶瓷粉13-14
• 1.4 研究目的和研究內(nèi)容14-16
• 1.4.1 研究的目的14-15
• 1.4.2 主要研究內(nèi)容15-16
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與方法16-21
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料16-17
• 2.1.1 基體材料16
• 2.1.2 熔覆材料16-17
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方案17-19
• 2.2.1 技術(shù)路線17-18
• 2.2.2 激光熔覆實(shí)驗(yàn)18-19
• 2.3 復(fù)合涂層的硬度測試19-20
• 2.4 試樣制備及檢測20-21
• 第3章 成型粉末對(duì)激光熔覆涂層組織的影響21-30
• 3.1 引言21
• 3.2 激光熔覆納米YSZ粉制備涂層21-24
• 3.3 激光熔覆納米YSZ/Ni混合粉制備復(fù)合涂層24-28
• 3.4 激光熔覆納米YSZ@Ni核殼粒子粉制備復(fù)合涂層28-29
• 3.5 本章小結(jié)29-30
• 第4章 激光多層熔覆納米YSZ@Ni核殼粒子制備涂層的組織演變規(guī)律30-44
• 4.1 引言30
• 4.2 涂層的相分析30-32
• 4.3 涂層的顯微組織分析32-39
• 4.3.1 單層熔覆層顯微組織分析32-33
• 4.3.2 三層熔覆層顯微組織分析33-37
• 4.3.3 八層熔覆層顯微組織分析37-39
• 4.4 多層熔覆涂層組織形成機(jī)制分析39-43
• 4.4.1 多層熔覆涂層的硬度分析39-40
• 4.4.2 納米YSZ@Ni核殼粒子的分層凝固行為40-41
• 4.4.3 多層熔覆納米 YSZ@Ni 核殼粒子制備涂層的組織演變規(guī)律41-43
• 4.5 本章小結(jié)43-44
• 第5章 工藝參數(shù)對(duì)激光熔覆YSZ@Ni納米核殼粒子制備涂層的影響44-57
• 5.1 引言44
• 5.2 熔覆層物相分析44-45
• 5.3 熔覆工藝對(duì)熔覆層顯微組織的影響45-54
• 5.3.1 掃描速度對(duì)涂層的組織和形貌影響45-51
• 5.3.2 激光功率對(duì)涂層的組織和形貌影響51-52
• 5.3.3 不同鋪粉厚度對(duì)涂層的組織和形貌影響52-54
• 5.4 不同工藝參數(shù)下復(fù)合涂層形成組織分析54-56
• 5.4.1 復(fù)合涂層的硬度分析54-55
• 5.4.2 復(fù)合涂層組織形成機(jī)制分析55-56
• 5.5 本章小結(jié)56-57
• 第6章 結(jié)論57-59
• 參考文獻(xiàn)59-63
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文63-64
• 致謝64-65

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