發(fā)布時間：2017-09-02 20:17

  本文關(guān)鍵詞：超聲輔助激光熔覆YSZ陶瓷涂層實驗研究

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【摘要】：Y203穩(wěn)定的ZrO2(YSZ)陶瓷具有熔點高、導(dǎo)熱系數(shù)小、熱膨脹系數(shù)高、熱穩(wěn)定性好等優(yōu)點,是應(yīng)用最廣泛的熱障涂層材料之一,在航空航天、海洋化工等領(lǐng)域的極端環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用。激光熔覆技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜基體上陶瓷涂層的直接快速制備,實現(xiàn)涂層與基體的冶金結(jié)合。由于在單一熱源的作用下,熔池內(nèi)的對流形式較為簡單,涂層與基體之間的互熔稀釋作用易引起涂層內(nèi)部組織和成分的不均勻分布。因陶瓷材料與金屬基體之間較大的熱物性差異,在凝固過程中涂層內(nèi)將產(chǎn)生較大的熱應(yīng)力,涂層開裂敏感性較高,降低了涂層結(jié)合強(qiáng)度,嚴(yán)重制約了激光熔覆技術(shù)在制備金屬／陶瓷功能梯度涂層中的應(yīng)用。借鑒超聲振動在鑄造、焊接等領(lǐng)域的應(yīng)用成果,本文基于超聲振動與液態(tài)媒質(zhì)之間的相互作用機(jī)理,論證超聲場輔助手段改善激光熔覆金屬／陶瓷功能梯度涂層制備質(zhì)量的可行性；在此基礎(chǔ)上,通過開展超聲輔助激光熔覆YSZ陶瓷涂層實驗,研究超聲振動對涂層宏觀形貌、微觀組織、互熔稀釋特性、相組成及力學(xué)性能等的影響規(guī)律,揭示超聲振動改善涂層宏、微觀質(zhì)量以及力學(xué)性能的作用機(jī)理。利用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡、維氏硬度計、摩擦磨損實驗機(jī)等工具對樣件進(jìn)行宏、微觀形貌觀察及力學(xué)性能檢測。主要研究內(nèi)容如下：(1)搭建超聲輔助激光熔覆實驗平臺,測試超聲振動實驗平臺性能,研究超聲場與激光束之間的耦合作用機(jī)制,為將超聲振動科學(xué)合理的引入到激光熔覆過程中提供理論指導(dǎo)。(2)以Y203穩(wěn)定的Zr02陶瓷粉末為原材料,進(jìn)行送粉式超聲輔助激光熔覆的工藝研究,分析超聲振動對涂層截面形貌、界面形態(tài)、表面質(zhì)量的影響,研究不同超聲功率條件下涂層宏觀形貌的變化規(guī)律,以及超聲場作用下熔覆過程的溫度場變化。(3)通過對比分析超聲振動對涂層微觀組織演化以及元素分布的影響規(guī)律,總結(jié)超聲輔助激光熔覆與傳統(tǒng)激光熔覆技術(shù)的異同,評價超聲振動對涂層顯微硬度及摩擦磨損等力學(xué)性能的影響規(guī)律,并討論其影響機(jī)制。本文提出了一種超聲輔助激光熔覆金屬／陶瓷功能梯度涂層的方法,初步探索了超聲振動對涂層宏、微觀質(zhì)量及力學(xué)性能的影響規(guī)律,實驗表明,采用超聲輔助激光熔覆技術(shù)制備金屬／陶瓷功能梯度涂層具有技術(shù)優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：激光熔覆 YSZ涂層 超聲振動 微觀組織 力學(xué)性能
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-20
• 1.1 激光熔覆技術(shù)概述9-14
• 1.1.1 激光熔覆技術(shù)的基本原理及特點9-11
• 1.1.2 激光熔覆技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.1.3 激光熔覆面臨的主要難題13-14
• 1.2 超聲振動技術(shù)應(yīng)用概述14-19
• 1.2.1 超聲波的傳播機(jī)理14-15
• 1.2.2 超聲波在媒質(zhì)中傳播的效應(yīng)15-17
• 1.2.3 超聲振動的應(yīng)用現(xiàn)狀17-19
• 1.3 本課題研究內(nèi)容19-20
• 2 超聲輔助激光熔覆YSZ陶瓷涂層實驗平臺搭建20-30
• 2.1 激光熔覆YSZ陶瓷涂層實驗條件20-23
• 2.1.1 實驗材料選取20-21
• 2.1.2 激光熔覆實驗設(shè)備21-23
• 2.1.3 實驗方案設(shè)計23
• 2.2 超聲振動實驗平臺的搭建23-26
• 2.2.1 超聲波系統(tǒng)的組成23-24
• 2.2.2 超聲振動實驗平臺性能測試24-26
• 2.3 樣品制備與性能檢測方法26-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 3 超聲輔助激光熔覆YSZ陶瓷涂層工藝研究30-42
• 3.1 超聲振動的施加工藝30-32
• 3.1.1 超聲波參數(shù)的選擇30-31
• 3.1.2 超聲場與激光束的耦合31-32
• 3.1.3 超聲振動時間32
• 3.2 超聲輔助激光熔覆YSZ陶瓷涂層實驗32-35
• 3.2.1 超聲輔助單道單層熔覆實驗32-34
• 3.2.2 超聲輔助多道單層熔覆實驗34-35
• 3.3 超聲功率對激光熔覆YSZ陶瓷涂層宏觀質(zhì)量的影響35-38
• 3.3.1 超聲功率對涂層宏觀形貌的影響35-37
• 3.3.2 超聲功率對涂層表面質(zhì)量的影響37-38
• 3.4 超聲輔助激光熔覆溫度場分析38-40
• 3.4.1 激光熔覆過程溫度采集38-39
• 3.4.2 超聲振動對熔覆過程溫度場的影響39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 4 超聲振動對激光熔覆YSZ陶瓷涂層組織及性能的影響42-55
• 4.1 超聲振動對涂層組織結(jié)構(gòu)的影響42-49
• 4.1.1 超聲振動對涂層微觀組織的影響42-44
• 4.1.2 超聲振動對涂層互熔稀釋特性的影響44-47
• 4.1.3 超聲振動對涂層相組成的影響47-49
• 4.2 超聲振動對涂層力學(xué)性能的影響49-53
• 4.2.1 超聲振動對涂層顯微硬度的影響49-50
• 4.2.2 超聲振動對涂層摩擦磨損性能的影響50-53
• 4.3 本章小結(jié)53-55
• 結(jié)論55-56
• 展望56-57
• 參考文獻(xiàn)57-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況61-62
• 致謝62-63

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 孟慶武;耿林;王春華;劉樹林;韓文靜;;兩種熱處理鈦合金的摩擦磨損性能[J];大慶石油學(xué)院學(xué)報;2006年04期

2 陳暢源;鄧琦林;宋建麗;;Ni含量及超聲振動對激光熔覆中裂紋的影響[J];南京航空航天大學(xué)學(xué)報;2005年S1期

3 田玉鑫;馮英超;;超聲波TIG復(fù)合電弧下焊縫熔深、熔寬分析[J];金屬加工(熱加工);2013年12期

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本文編號：780669