本文關(guān)鍵詞：鋁基非晶納米晶涂層制備和摩擦學(xué)性能研究

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【摘要】：鋁及鋁合金以其輕質(zhì)、高比強(qiáng)度和高比剛度、良好的機(jī)械加工以及易于回收利用等優(yōu)點(diǎn),成為了21世紀(jì)最具發(fā)展前景的工程結(jié)構(gòu)材料。然而,鋁及鋁合金的耐磨損性能差、易于腐蝕等缺點(diǎn),嚴(yán)重制約其廣泛的應(yīng)用和發(fā)展。近年來,隨著熱噴涂制備非晶納米晶涂層和粉芯絲材制備技術(shù)的不斷發(fā)展,使得為鋁合金提供優(yōu)質(zhì)防腐耐磨功能的非晶納米晶表面防護(hù)材料成為可能。本文利用高速電弧噴涂技術(shù)的高效、穩(wěn)定和快速凝固特性,在鋁合金表面制備了Al-Ni-Mm和Al-Ni-Mm-Co非晶納米晶涂層。通過正交優(yōu)化設(shè)計(jì),獲得了最佳工藝參數(shù)。研究了鋁基非晶納米晶涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)和常規(guī)力學(xué)性能,分析了涂層中非晶納米晶形成機(jī)制,探討了鋁基非晶納米晶涂層的摩擦學(xué)性能,為鋁基非晶納米晶涂層在鋁合金作為摩擦部件和防護(hù)應(yīng)用提供了科學(xué)依據(jù)和理論基礎(chǔ)。取得的主要研究成果如下：1、通過正交優(yōu)化試驗(yàn),獲得了最佳噴涂工藝參數(shù)：噴涂電流為140A,噴涂電壓為34V,噴涂距離為230mm,噴槍移動速度為500mm/s,空氣壓力為0.5MPa。采用該種工藝,分析了涂層得組織結(jié)構(gòu)。研究表明：兩種鋁基非晶納米晶涂層的組織主要由a-A1相、AINi相、Al3La(Ce)相構(gòu)成。同時發(fā)現(xiàn),Al-Ni-Mm-Co非晶納米晶涂層內(nèi)含有微量A113Co4納米晶相。2、Al-Ni-Mm和Al-Ni-Mm-Co非晶納米晶涂層的物理性能優(yōu)良,孔隙率均低于2.5%,涂層的平均硬度要遠(yuǎn)高于基體的硬度,非晶含量最高可達(dá)到約21.50vo1.%。涂層與基體間的結(jié)合較好,沒有明顯的孔隙、裂紋等缺陷。涂層呈現(xiàn)出層狀結(jié)構(gòu),層與層之間堆積緊密。3、研究了鋁基非晶納米晶涂層在干摩擦、海水及潤滑脂條件下的摩擦學(xué)性能。研究結(jié)果表明：鋁基非晶納米晶涂層均能顯著提高摩擦學(xué)性能和防腐性能。
【關(guān)鍵詞】：鋁基非晶納米晶涂層 高速電弧噴涂技術(shù) 耐磨損 鋁合金
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(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5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-22
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義11-14
• 1.2 鋁及鋁合金的概述14-18
• 1.2.1 鋁合金的磨損16-17
• 1.2.2 鋁合金的表面防護(hù)17-18
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀18-19
• 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 本文研究內(nèi)容及選題依據(jù)20-22
• 1.4.1 本文研究內(nèi)容20
• 1.4.2 選題依據(jù)20-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料及研究方法22-26
• 2.1 引言22
• 2.2 實(shí)驗(yàn)所用原材料22
• 2.3 鋁基非晶納米晶高速電弧噴涂層的制備22
• 2.4 涂層微觀組織結(jié)構(gòu)表征方法22-24
• 2.4.1 XRD物相分析23
• 2.4.2 掃描電鏡觀察及成分分析23
• 2.4.3 涂層孔隙率測量方法23
• 2.4.4 涂層微觀力學(xué)性能測量方法23-24
• 2.4.5 涂層非晶含量測量方法24
• 2.5 涂層滑動摩擦磨損性能測試方法24-26
• 2.5.1 干摩擦條件下的滑動摩擦磨損試驗(yàn)24
• 2.5.2 腐蝕介質(zhì)下的滑動摩擦磨損試驗(yàn)24-25
• 2.5.3 潤滑介質(zhì)下的滑動摩擦磨損試驗(yàn)25-26
• 第3章 高速電弧噴涂工藝參數(shù)的優(yōu)化26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 高速電弧噴涂工藝參數(shù)的正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)26-33
• 3.2.1 影響涂層質(zhì)量和性能的因素26-27
• 3.2.2 正交優(yōu)化工藝參數(shù)的設(shè)計(jì)27-28
• 3.2.3 評價涂層質(zhì)量的指標(biāo)28-29
• 3.2.4 正交優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析29-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第4章 鋁基非晶納米晶高速電弧噴涂層組織結(jié)構(gòu)與微觀力學(xué)性能34-49
• 4.1 引言34
• 4.2 鋁基非晶納米晶高速電弧噴涂層組織結(jié)構(gòu)表征34-45
• 4.2.1 Al-Ni-Mm非晶納米晶涂層組織結(jié)構(gòu)表征34-40
• 4.2.2 Al-Ni-Mm-Co非晶納米晶涂層組織結(jié)構(gòu)表征40-45
• 4.3 非晶納米晶形成機(jī)理分析45
• 4.4 鋁基非晶納米晶高速電弧噴涂層力學(xué)性能45-48
• 4.5 本章小結(jié)48-49
• 第5章 鋁基非晶納米晶涂層耐磨損性能研究49-69
• 5.1 引言49
• 5.2 干摩擦條件下耐磨損性能研究49-55
• 5.2.1 干摩擦條件下的摩擦系數(shù)49-50
• 5.2.2 干摩擦條件下的微觀形貌和成分分析50-55
• 5.3 腐蝕介質(zhì)下的耐磨損性能研究55-62
• 5.3.1 不同摩擦環(huán)境下的摩擦系數(shù)55-57
• 5.3.2 腐蝕介質(zhì)下的微觀形貌57-59
• 5.3.3 腐蝕與磨損交互作用下的失效機(jī)制分析59-62
• 5.4 潤滑介質(zhì)下的耐磨損性能研究62-67
• 5.4.1 不同摩擦環(huán)境下的摩擦系數(shù)62-63
• 5.4.2 潤滑介質(zhì)下的微觀形貌63-66
• 5.4.3 潤滑與磨損交互作用下的摩擦機(jī)理分析66-67
• 5.5 本章小結(jié)67-69
• 第6章 結(jié)論與展望69-71
• 6.1 結(jié)論69-70
• 6.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)70
• 6.3 展望70-71
• 參考文獻(xiàn)71-76
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果76-77
• 致謝77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：887794