本文關(guān)鍵詞：Al-Y-Si氧化物涂層與Al_2O_3-SiO_2復(fù)合涂層的雙輝技術(shù)制備與性能研究

  更多相關(guān)文章： 雙輝等離子滲金屬技術(shù) 等離子氧化 Al-Y-Si共滲涂層 α-Al2O3 Al2O3-Si O2復(fù)合涂層

【摘要】：在316L不銹鋼表面制備的α-Al2O3涂層能起到良好的阻氚滲透作用,能否在低溫下制備出高含量的α-Al2O3是其最終用作聚變堆包層防氚滲透涂層的關(guān)鍵。為此,本課題先在316L不銹鋼表面通過雙層輝光等離子滲金屬技術(shù)制備Al-Y-Si三元共滲鋁化物涂層,然后,利用等離子氧化法制備氧化鋁涂層。此外,為了提高Al2O3涂層的綜合性能,本文探索了用雙輝等離子滲金屬技術(shù)和等離子氧化法在316L不銹鋼表面制備Al2O3-Si O2復(fù)合涂層的工藝。利用正交試驗優(yōu)化了涂層制備的工藝參數(shù),采用X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜儀(EDS)、劃痕儀、電化學(xué)工作站、熱震試驗等對涂層的組織結(jié)構(gòu)和相關(guān)性能進(jìn)行了表征,分析了靶材中稀土Y添加量對鋁涂層的制備、等離子氧化以及涂層性能的影響。主要得出如下結(jié)論:在580℃成功制備了Al-Y-Si共滲涂層。涂層均勻致密,涂層中Al、Fe等元素呈梯度分布,從涂層表面到內(nèi)部的物相依次為Fe Al3、Fe Al、Fe3Al,涂層與基體間形成冶金結(jié),Y和Si元素均勻分布在涂層中。用Y含量為10%的合金靶材制得的涂層結(jié)合力最大,達(dá)到69.2 N,其耐蝕性能也得到明顯提高,涂層抗熱震性能優(yōu)異。在580℃條件下,Al-Y-Si共滲涂層經(jīng)過等離子氧化后制得Al2O3涂層。涂層中存在的物相主要為α-Al2O3、θ-Al2O3、γ-Al2O3以及α-Fe2O3相。用Y含量為10%的合金靶材制備的氧化鋁涂層中α-Al2O3相的相對含量達(dá)65%,與相同條件下純鋁靶材制備的涂層相比,α-Al2O3相的相對含量增加了10%。涂層與基體間形成冶金結(jié)合,在不同Y含量的靶材中,Y含量為10%的合金靶材制備的氧化鋁涂層和基體間結(jié)合力最大,達(dá)70.5 N,其耐腐蝕性能和抗熱震性能也最佳。利用雙輝等離子滲的方法依次在316L不銹鋼基體上制備鋁和硅復(fù)合涂層,再經(jīng)過等離子氧化制備Al2O3-Si O2復(fù)合涂層。涂層中主要含有方石英(Si O2)相和較少的α-Al2O3與γ-Al2O3相。通過對不同溫度制備的涂層分析,結(jié)果表明500℃下制備的涂層連續(xù)致密,界面沒有孔洞和裂紋等缺陷,涂層與基體結(jié)合良好,其結(jié)合力為66.8 N,涂層的耐腐蝕性和抗熱震性能也最佳。
【關(guān)鍵詞】：雙輝等離子滲金屬技術(shù) 等離子氧化 Al-Y-Si共滲涂層 α-Al2O3 Al2O3-Si O2復(fù)合涂層
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 中文摘要4-5
• abstract5-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 研究背景12-15
• 1.1.1 阻氚滲透材料的應(yīng)用背景12
• 1.1.2 阻氚滲透結(jié)構(gòu)材料的選擇12-13
• 1.1.3 阻氚涂層的種類13-14
• 1.1.4 α-Al_2O_3涂層制備技術(shù)及研究進(jìn)展14-15
• 1.2 雙輝等離子滲金屬技術(shù)15-19
• 1.2.1 雙輝等離子滲金屬原理16-17
• 1.2.2 雙輝等離子滲金屬技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 等離子復(fù)合滲技術(shù)優(yōu)勢18-19
• 1.3 Y和Si元素應(yīng)用研究進(jìn)展19-21
• 1.3.1 稀土元素Y應(yīng)用研究進(jìn)展19-20
• 1.3.2 合金元素Si的應(yīng)用研究進(jìn)展20-21
• 1.4 課題研究意義和研究內(nèi)容21-24
• 1.4.1 課題來源21
• 1.4.2 研究意義21-22
• 1.4.3 實驗內(nèi)容22-24
• 第二章 實驗方法24-30
• 2.1 實驗材料24
• 2.1.1 基體材料24
• 2.1.2 源極材料24
• 2.2 雙輝等離子滲設(shè)備24-27
• 2.2.1 實驗設(shè)備24-25
• 2.2.2 電極結(jié)構(gòu)設(shè)計25-26
• 2.2.3 實驗步驟及操作規(guī)程26-27
• 2.3 測試方法27-30
• 2.3.1 涂層組織結(jié)構(gòu)分析27
• 2.3.2 涂層結(jié)合力測試27-28
• 2.3.3 涂層抗熱震性能測試28
• 2.3.4 涂層耐腐蝕性能測試28-30
• 第三章 Al-Y-Si涂層的制備及表征30-42
• 3.1 鋁化物涂層制備工藝的優(yōu)化30-34
• 3.1.1 試驗參數(shù)對涂層厚度的影響31-33
• 3.1.2 試驗參數(shù)對涂層結(jié)合力的影響33-34
• 3.2 Al-Y-Si涂層的相組成和組織組成34-36
• 3.3 Al-Y-Si涂層的表面形貌36-37
• 3.4 Al-Y-Si涂層的性能研究37-40
• 3.4.1 Al-Y-Si涂層的結(jié)合力37-39
• 3.4.2 Al-Y-Si涂層的耐腐蝕性能39-40
• 3.5 本章小結(jié)40-42
• 第四章 Al-Y-Si涂層等離子氧化及表征42-56
• 4.1 等離子氧化工藝的確定42-44
• 4.1.1 等離子氧化工藝參數(shù)對涂層物相的影響42-43
• 4.1.2 等離子氧化工藝參數(shù)對涂層結(jié)合力的影響43-44
• 4.2 靶材中Y含量對氧化鋁涂層中相組成的影響44-45
• 4.3 靶材中Y含量對氧化鋁涂層形貌的影響45-47
• 4.4 靶材中Y含量對氧化鋁涂層性能的影響47-52
• 4.4.1 氧化鋁涂層的結(jié)合力47-49
• 4.4.2 氧化鋁涂層的抗熱震性49-50
• 4.4.3 氧化鋁涂層的耐腐蝕性能50-52
• 4.5 氧化鋁涂層的生長過程中Y和Si的作用52-54
• 4.6 本章小結(jié)54-56
• 第五章 Al_2O_3-SiO_2復(fù)合涂層的制備及表征56-66
• 5.1 SiO_2涂層在金屬防護(hù)方面的研究進(jìn)展56-57
• 5.1.1 SiO_2涂層的制備方法56
• 5.1.2 SiO_2涂層的應(yīng)用56-57
• 5.2 Al_2O_3-SiO_2復(fù)合涂層的制備57-58
• 5.3 Al_2O_3-SiO_2復(fù)合涂層的物相和組織組成58-59
• 5.4 Al_2O_3-SiO_2復(fù)合涂層的表面形貌59-61
• 5.5 Al_2O_3-SiO_2復(fù)合涂層的性能研究61-64
• 5.5.1 Al2O3-Si O2復(fù)合涂層的結(jié)合力61-63
• 5.5.2 Al2O3-Si O2復(fù)合涂層的耐腐蝕性能63-64
• 5.5.3 Al2O3-Si O2復(fù)合涂層的抗熱震性能64
• 5.6 本章小結(jié)64-66
• 第六章 結(jié)論與展望66-68
• 6.1 研究結(jié)論66-67
• 6.2 研究展望67-68
• 參考文獻(xiàn)68-75
• 致謝75-76
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文76

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;多元復(fù)合涂層研制成功獲國家專利[J];稀土信息;2010年05期

2 潔茹;;中標(biāo)制造笫一條國產(chǎn)化多功能復(fù)合涂層織物生產(chǎn)線[J];技術(shù)經(jīng)濟(jì)信息;1990年02期

3 國文;植入物用生物活性復(fù)合涂層[J];金屬功能材料;2000年06期

4 劉志霞;鋅-鋁長效防腐復(fù)合涂層的應(yīng)用[J];水利水電快報;2000年13期

5 董秀中,陸善平,吳慶,代柄權(quán),郭義,許先忠,朱仲為;柔性耐磨復(fù)合涂層的研制[J];粉末冶金材料科學(xué)與工程;2000年01期

6 蔣馳,張鵬程,肖云峰,稅毅,王述剛,劉春榮;鋁表面鉭/鏑/鉛復(fù)合涂層組織結(jié)構(gòu)的研究[J];材料保護(hù);2001年01期

7 李亞東,劉敬肖,唐乃嶺,王樹傳;鎳鈦合金表面含殼聚糖的鈣磷復(fù)合涂層的仿生合成[J];大連輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報;2004年04期

8 劉先雄;續(xù)斌;;耐高溫復(fù)合涂層材料實例配方分析[J];甘肅冶金;2006年01期

9 宋浩杰;張招柱;羅狀子;;聚四氟蠟粘結(jié)復(fù)合涂層的摩擦磨損性能研究[J];摩擦學(xué)學(xué)報;2007年01期

10 王峰;王樹奇;崔向紅;陳康敏;金華軍;楊永濤;;鑄鋼表面耐熱復(fù)合涂層的制備[J];鑄造技術(shù);2007年06期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 許堅勇;;復(fù)合涂層的技術(shù)應(yīng)用[A];防腐蝕工程技術(shù)交流會暨防腐蝕及節(jié)能新材料普及講座論文集[C];2008年

2 趙洪超;徐曦;王旭利;;復(fù)合涂層長期儲存壽命研究[A];中國工程物理研究院第七屆電子技術(shù)青年學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2005年

3 蔣馳;周晉林;賴新春;肖云峰;稅毅;王術(shù)剛;;鉭/鎢/錫復(fù)合涂層噴涂工藝應(yīng)用[A];中國工程物理研究院科技年報（2002）[C];2002年

4 程銀健;陳九磅;王平;;高溫耐磨復(fù)合涂層的制備與磨損性能研究[A];2011年安徽省科協(xié)年會——機(jī)械工程分年會論文集[C];2011年

5 陸企亭;黃茂松;史以洪;;新一代水輪機(jī)抗磨蝕復(fù)合涂層的研制[A];水輪機(jī)抗磨蝕技術(shù)研討會論文集[C];2006年

6 劉燕;任露泉;于思榮;苑東生;;仿生非光滑納米復(fù)合涂層的潤濕性研究[A];農(nóng)業(yè)機(jī)械化與新農(nóng)村建設(shè)——中國農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會2006年學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2006年

7 王福恒;;復(fù)合涂層重防護(hù)技術(shù)研究[A];電子產(chǎn)品防護(hù)技術(shù)研討會論文集[C];1996年

8 謝志雄;董仕節(jié);;點焊電極表面電火花沉積復(fù)合涂層的組織和性能[A];湖北省第十屆熱處理年會論文集[C];2006年

9 雷廷權(quán);歐陽家虎;耿林;裴宇滔;郭立新;李強(qiáng);;激光熔覆復(fù)合涂層組織的形成與控制[A];第六屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨首屆青年表面工程學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2006年

10 陳永雄;魏世丞;劉燕;白金元;梁秀兵;徐濱士;;電弧噴涂抗熱腐蝕/海水腐蝕雙層復(fù)合涂層的制備及其組織分析[A];第七屆全國表面工程學(xué)術(shù)會議暨第二屆表面工程青年學(xué)術(shù)論壇論文集（二）[C];2008年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 記者 姚耀;納米復(fù)合涂層新技術(shù)為飛機(jī)護(hù)航[N];中國化工報;2010年

2 劉小革;我國核聚變裝置壁處理再創(chuàng)新技術(shù)[N];四川科技報;2000年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉延輝;Ti6A14V鈦合金表面激光熔覆鎳基復(fù)合涂層及增強(qiáng)機(jī)理研究[D];華東理工大學(xué);2015年

2 張偉鋼;復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)與紅外波段特性、兼容性及光譜選擇性研究[D];南京航空航天大學(xué);2014年

3 嚴(yán)雅靜;金屬鈦表面TiO_2納米管磷灰石復(fù)合涂層的制備與生物活性研究[D];電子科技大學(xué);2015年

4 黃勇;鈦基磷酸鈣復(fù)合涂層的制備及其生物活性評價[D];電子科技大學(xué);2014年

5 朱琳;磁控共濺射制備農(nóng)機(jī)觸土部件材料表面耐磨復(fù)合涂層研究[D];東北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

6 王永東;氬弧熔敷原位自生顆粒增強(qiáng)鎳基復(fù)合涂層研究[D];哈爾濱工程大學(xué);2009年

7 徐德生;仿生非光滑耐磨復(fù)合涂層的研究[D];吉林大學(xué);2004年

8 周加貝;可載藥生物高分子/磷酸鈣多孔復(fù)合涂層的制備、表征及生物學(xué)評價[D];浙江大學(xué);2012年

9 顧盛挺;激光熔覆顆粒增強(qiáng)復(fù)合涂層的力學(xué)性能及損傷破壞機(jī)理研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

10 王英波;鈦基羥基磷灰石復(fù)合涂層的研究[D];西南交通大學(xué);2010年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李英;微納多級結(jié)構(gòu)鉭復(fù)合涂層的制備及生物性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

2 歐陽卓;GH4169合金等離子噴涂(MoSi_2-CoNiCrAlY)復(fù)合涂層及其高溫氧化性能研究[D];華南理工大學(xué);2015年

3 秦麗紅;鈣磷/殼聚糖復(fù)合涂層表面BSA的吸附動力學(xué)研究[D];福建醫(yī)科大學(xué);2015年

4 李闖;激光表面合金化TiAl_3增強(qiáng)鋁基復(fù)合涂層研究[D];昆明理工大學(xué);2015年

5 黃鵬;新型厚鎢復(fù)合涂層的制備工藝與性能研究[D];西南交通大學(xué);2015年

6 王攀;TC4合金表面TiO_2/HA復(fù)合涂層的制備工藝與性能研究[D];長安大學(xué);2015年

7 張丙明;碳化纖維抗靜電復(fù)合涂層的制備及性能研究[D];山東大學(xué);2015年

8 耿振;氮弧熔覆TiN-TiB_2/Fe基復(fù)合涂層組織與耐磨性研究[D];河北農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

9 王祥;等離子噴涂鎳基復(fù)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)及摩擦學(xué)行為研究[D];重慶理工大學(xué);2015年

10 張毅;鎂合金表面梯度降解生物涂層制備及性能表征[D];重慶理工大學(xué);2015年

，

本文編號：530621