本文關(guān)鍵詞：反應(yīng)等離子合成納米晶TiCN涂層的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：本研究采用反應(yīng)等離子噴涂的方法成功制備出納米晶TiCN涂層,同時(shí)對(duì)實(shí)驗(yàn)所用碳源和噴涂工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。采用X射線衍射(X-ray diffraction,XRD)、掃瞄式電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope,SEM)、X射線光電子能譜(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和透射電子顯微鏡(Transmission Electron Microscope,TEM)等檢測(cè)技術(shù)對(duì)TiCN涂層的物相組成,顯微結(jié)構(gòu),組織形貌進(jìn)行了表征;同時(shí)對(duì)優(yōu)化后工藝涂層的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下:采用石墨和炭黑為碳源,利用噴霧造粒的方法制備喂料,通過對(duì)兩種喂料的差熱實(shí)驗(yàn)分析可知:石墨和炭黑與Ti的初始反應(yīng)溫度分別為1151.7oC、1096oC,石墨與鈦的完全反應(yīng)溫度較低,為1524.7oC,以石墨為碳源制備的涂層碳含量較高,C/N比例為7:3;采用三種不同粒徑的石墨制備涂層,隨著石墨粒徑的減小涂層主相由TiC0.2N0.8變成了TiC0.7N0.3,涂層的致密度隨石墨粒徑的減小而提高;采用了Weibull分布的方法對(duì)涂層的硬度進(jìn)行了分析:粒徑為5μm的石墨制備的涂層顯微硬度分散性小,平均顯微硬度高,為1399 HV0.2。采用正交實(shí)驗(yàn)的方法對(duì)噴涂工藝參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化,得到制備TiCN涂層優(yōu)化的噴涂工藝參數(shù)為:電流500 A,N2流量60 L/min,噴涂距離為100 mm。對(duì)涂層的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,結(jié)果表明:涂層各層之間結(jié)合良好,涂層的主相單一,為TiC0.7N0.3,涂層中含有少量的氧化物,并且在(111)(200)兩個(gè)晶面呈強(qiáng)烈的擇優(yōu)取向;通過XPS結(jié)果分析進(jìn)一步確定了涂層的成分為TiCN,同時(shí)證實(shí)了涂層中游離石墨相的存在,并且可能存在硬質(zhì)CN相;由TEM結(jié)果分析發(fā)現(xiàn)涂層晶粒尺寸在60~100nm之間,涂層為納米晶涂層,另外涂層中分布著大塊非晶相。對(duì)優(yōu)化工藝后涂層的力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試,涂層具有高的硬度1674 HV0.1,與基體的結(jié)合強(qiáng)度較高,為26.7 MPa;通過與TiN涂層的耐磨性進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn):TiCN的耐磨性能優(yōu)異,同時(shí)分析了涂層磨損機(jī)理表明:在磨損過程中隨著載荷的增加,涂層的磨損機(jī)理由微切削和犁耕等變?yōu)閿嗔涯p;另外通過線掃描分析可得在磨損過程中發(fā)生了粘著磨損,由于摩擦熱的影響,涂層在磨損過程中發(fā)生了高溫氧化。
【關(guān)鍵詞】：TiCN 反應(yīng)等離子噴涂 納米晶 耐磨性
【學(xué)位授予單位】：河北工業(yè)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5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 緒論10-16
• 1.1 材料的表面技術(shù)10-12
• 1.1.1 電化學(xué)沉積10-11
• 1.1.2 氣相沉積11
• 1.1.3 熱噴涂技術(shù)11-12
• 1.2 自蔓延反應(yīng)噴涂技術(shù)12
• 1.3 TiCN涂層的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.4 開題思路和意義13-14
• 1.5 研究?jī)?nèi)容14-16
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及方法16-24
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料16-18
• 2.2 涂層制備工藝18-20
• 2.2.1 噴涂設(shè)備18
• 2.2.2 基體預(yù)處理18-19
• 2.2.3 噴涂工藝的優(yōu)化19-20
• 2.3 喂料差熱分析20
• 2.4 涂層的表征方法及檢測(cè)樣品的制備20-21
• 2.4.1 掃描電鏡分析21
• 2.4.2 X射線衍射分析21
• 2.4.3 X射線光電子譜分析21
• 2.4.4 透射電子顯微鏡分析21
• 2.5 涂層力學(xué)性能測(cè)量21-24
• 2.5.1 顯微硬度與壓痕21-22
• 2.5.2 涂層結(jié)合強(qiáng)度22
• 2.5.3 摩擦磨損性能22-24
• 第三章 制備TiCN涂層碳源及工藝優(yōu)化24-38
• 3.1 碳源的選擇24-29
• 3.1.1 喂料差熱實(shí)驗(yàn)分析24-26
• 3.1.2 TiCN組織和物相分析26-29
• 3.2 制備TiCN涂層石墨粒徑的選擇29-34
• 3.2.1 石墨粒徑對(duì)涂層主相的影響29-32
• 3.2.2 TiCN涂層硬度的Weibull分布32-34
• 3.3 噴涂工藝優(yōu)化34-36
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇34
• 3.3.2 基于顯微硬度作為參考標(biāo)準(zhǔn)的工藝優(yōu)化34-36
• 3.4 小結(jié)36-38
• 第四章 TiCN涂層的微觀結(jié)構(gòu)表征及力學(xué)性能測(cè)試38-54
• 4.1 涂層表征38-44
• 4.1.1 TiCN組織結(jié)構(gòu)觀察38-40
• 4.1.2 涂層的相組成分析40
• 4.1.3 涂層的晶粒形貌分析40-41
• 4.1.4 涂層的X射線光電子譜分析41-43
• 4.1.5 涂層的透射分析43-44
• 4.2 TiCN涂層力學(xué)性能分析44-52
• 4.2.1 涂層顯微硬度分析44-45
• 4.2.2 顯微壓痕形貌的分析45-46
• 4.2.3 結(jié)合強(qiáng)度46-47
• 4.2.4 摩擦磨損性能分析47-52
• 4.3 小結(jié)52-54
• 第五章 結(jié)論54-56
• 參考文獻(xiàn)56-60
• 科研成果60-62
• 致謝62-63

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本文編號(hào)：404190