本文關(guān)鍵詞：等離子噴涂鐵基非晶涂層結(jié)構(gòu)與性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：非晶材料以其優(yōu)異的性能日益受到關(guān)注。盡管目前可以制備出大塊非晶材料,但由于苛刻的制備條件而導(dǎo)致其制備成本高而無法廣泛應(yīng)用。熱噴涂涂層制備過程中,由于噴涂粒子的快速冷卻特性,使其成為制備非晶涂層的一種有效方法。本文利用等離子噴涂制備Fe基非晶涂層,系統(tǒng)研究噴涂參數(shù)、熱處理對Fe基非晶涂層微觀結(jié)構(gòu)、耐磨損性能及耐腐蝕性能的影響規(guī)律。探討Fe基非晶涂層微觀結(jié)構(gòu)、耐磨及耐蝕行為的演變機(jī)制。鑒于涂層中的孔隙對涂層性能的不利影響,通過向Fe基非晶涂層中添加非晶Mo基合金形成Fe/Mo復(fù)合涂層、對Fe基非晶涂層進(jìn)行激光重熔處理,以期減少或消除涂層中的孔隙、提高涂層的結(jié)合強(qiáng)度,研究Mo基合金添加和激光重熔處理對Fe基非晶涂層的微觀結(jié)構(gòu)及性能的影響規(guī)律。Fe基非晶涂層研究結(jié)果表明:(1)噴涂功率對Fe基非晶涂層的形成產(chǎn)生顯著影響。增加噴涂功率有利于形成致密結(jié)構(gòu)的涂層,但伴隨著少量晶化相的產(chǎn)生;而主氣(Ar)流量對Fe基非晶涂層形成的影響不明顯。理想的噴涂工藝參數(shù)為:噴涂電壓50 V,噴涂電流300 A,主氣壓力0.7 MPa,主氣流量80 L/min,噴涂距離100 mm。制備的Fe基非晶涂層非晶含量高達(dá)93%;(2)在573 K對Fe基非晶涂層熱處理過程中,非晶組織只發(fā)生結(jié)構(gòu)弛豫,而沒有新晶相產(chǎn)生。在873 K熱處理后,Fe基非晶涂層中析出了Fe、Fe2B、Fe2O3和B0.44C1.41Cr3等晶相,其晶粒尺寸在60 nm左右,非晶相含量減小,并且涂層的硬度和耐磨性得到提高。然而,在1023 K熱處理?xiàng)l件下,Fe基非晶涂層幾乎全部晶化,晶粒已經(jīng)長大到微米級,涂層表面出現(xiàn)了大量裂紋,其耐磨性能顯著降低;(3)鹽霧腐蝕試驗(yàn)表明:Fe基非晶涂層主要發(fā)生縫隙腐蝕,腐蝕主要產(chǎn)生于涂層孔隙位置;(4)磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,磨損主要以涂層粒子的斷裂和脫落、以及硬質(zhì)顆粒犁削為主。通過對Fe/Mo復(fù)合涂層研究發(fā)現(xiàn),由于Mo基合金具有自粘性能和良好導(dǎo)熱性能,隨著Mo基合金加入量的增加,復(fù)合涂層孔隙率降低,結(jié)合強(qiáng)度提高了10 MPa。磨損過程中,Fe/Mo復(fù)合涂層中粒子斷裂和脫落顯著減少,耐磨性能顯著提高。由于涂層致密度提高,縫隙腐蝕幾率降低,隨著Mo基合金量的增加,Fe/Mo復(fù)合涂層在NaCl溶液中的腐蝕電流密度顯著降低。對Fe基非晶涂層進(jìn)行激光重熔處理后,Fe基非晶涂層中的孔隙得到消除,熔池深度達(dá)到涂層厚度,涂層與基體間產(chǎn)生冶金結(jié)合。激光重熔層中有較多晶化相形成,透射電鏡下觀察到晶粒分布在非晶基體中。盡管重熔層在凝固后有極其細(xì)小的氣孔和少量裂紋產(chǎn)生,但相比等離子噴涂涂層,重熔層在NaCl和HCl溶液中的腐蝕電流密度降低了約20倍,說明孔隙率降低對涂層耐腐蝕性能提高的影響明顯超過了非晶含量降低的影響。在干摩擦條件下,激光重熔層的磨損機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏哪チＤp。激光重熔Fe/Mo復(fù)合涂層的研究表明:Mo基粒子與Fe基粒子得到完全融合,復(fù)合涂層中的孔隙完全消除,重熔層組織致密度提高。激光重熔Fe/Mo復(fù)合涂層XRD圖譜中出現(xiàn)了明顯的晶化峰。激光重熔Fe/Mo復(fù)合涂層中Mo和Ni等促進(jìn)形成穩(wěn)定鈍化膜的元素含量的提高,以及涂層中孔隙的消除,使得其在NaCl和HCl溶液中極化曲線上出現(xiàn)了明顯的鈍化區(qū),且具有較低的維鈍電流密度,重熔層耐腐蝕性能顯著提高。
【關(guān)鍵詞】：Fe基非晶 等離子噴涂 涂層 耐磨性 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 選題背景及意義11-12
• 1.2 非晶合金12-18
• 1.2.1 非晶合金發(fā)展史12-13
• 1.2.2 非晶形成理論13-14
• 1.2.3 非晶涂層技術(shù)14-15
• 1.2.4 等離子噴涂技術(shù)15-16
• 1.2.5 Fe基非晶涂層國內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.2.6 Mo合金性質(zhì)以及在涂層中的應(yīng)用18
• 1.3 激光重熔技術(shù)18-20
• 1.3.1 激光重熔原理及特點(diǎn)18-19
• 1.3.2 激光處理工藝流程19
• 1.3.3 激光重熔技術(shù)在涂層制備中的應(yīng)用19-20
• 1.4 本論文的主要內(nèi)容20-23
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方案與研究方法23-34
• 2.1 Fe基非晶涂層制備過程23-26
• 2.1.1 等離子噴涂設(shè)備及工作原理23-24
• 2.1.2 噴涂粉末24-25
• 2.1.3 等離子噴涂工藝25-26
• 2.2 Fe/Mo復(fù)合涂層制備過程26-27
• 2.2.1 復(fù)合粉末制備26
• 2.2.2 復(fù)合涂層制備工藝26-27
• 2.3 非晶涂層表面激光重熔處理27-28
• 2.3.1 激光重熔設(shè)備27-28
• 2.3.2 激光重熔工藝28
• 2.4 粉末、涂層性能的表征28-34
• 2.4.1 粉末、涂層組織結(jié)構(gòu)28
• 2.4.2 涂層非晶含量測定28-30
• 2.4.3 涂層硬度測定30
• 2.4.4 涂層結(jié)合強(qiáng)度測試30-31
• 2.4.5 涂層差熱分析31-32
• 2.4.6 涂層孔隙率測定32
• 2.4.7 涂層熱處理32
• 2.4.8 涂層耐蝕性能測試32-33
• 2.4.9 涂層摩擦磨損性能測試33-34
• 第三章 等離子噴涂Fe基非晶涂層微觀結(jié)構(gòu)與性能研究34-53
• 3.1 Fe基非晶粉末與涂層相結(jié)構(gòu)34-37
• 3.2 APS工藝參數(shù)對Fe基非晶涂層微觀結(jié)構(gòu)的影響37-39
• 3.2.1 APS噴涂電流對涂層微觀結(jié)構(gòu)的影響37-38
• 3.2.2 APS主氣流量對涂層微觀結(jié)構(gòu)影響38-39
• 3.3 APS工藝噴涂參數(shù)對Fe基非晶涂層相組成影響39-42
• 3.3.1 APS噴涂電流對涂層相組成的影響39-41
• 3.3.2 APS氣體流量對涂層相組成的影響41-42
• 3.4 不同噴涂電流下非晶涂層腐蝕性能42-44
• 3.4.1 非晶涂層在NaCl溶液中的腐蝕性能42-43
• 3.4.2 非晶涂層在HCl溶液中的腐蝕性能43-44
• 3.5 Fe基非晶涂層晶化及其摩擦磨損性能44-51
• 3.5.1 Fe基非晶涂層差熱分析44-47
• 3.5.2 不同溫度熱處理后Fe基非晶涂層相組成47-48
• 3.5.3 Fe基非晶涂層熱處理后的硬度48-49
• 3.5.4 Fe基非晶涂層熱處理后的摩擦磨損性能49-50
• 3.5.5 Fe基非晶涂層熱處理后磨損機(jī)理分析50-51
• 3.6 本章小結(jié)51-53
• 第四章 等離子噴涂Fe/Mo非晶復(fù)合涂層微觀結(jié)構(gòu)與性能研究53-71
• 4.1 等離子噴涂Mo基非晶納米晶涂層微觀結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性能53-56
• 4.1.1 Mo基非晶涂層微觀結(jié)構(gòu)53-54
• 4.1.2 Mo基粉末與涂層相組成54-55
• 4.1.3 Mo基非晶涂層熱穩(wěn)定性能55-56
• 4.2 Fe/Mo復(fù)合涂層微觀結(jié)構(gòu)及性能研究56-69
• 4.2.1 Fe/Mo復(fù)合涂層能譜分析56-58
• 4.2.2 Fe/Mo復(fù)合涂層微觀結(jié)構(gòu)58-60
• 4.2.3 Fe/Mo復(fù)合涂層相組成60
• 4.2.4 復(fù)合涂層結(jié)合強(qiáng)度60-61
• 4.2.5 復(fù)合涂層摩擦磨損性能61-64
• 4.2.6 復(fù)合涂層在NaCl溶液中極化曲線64-66
• 4.2.7 復(fù)合涂層在NaCl溶液中腐蝕機(jī)理66-69
• 4.3 本章小結(jié)69-71
• 第五章 激光重熔等離子噴涂Fe基非晶涂層的微觀結(jié)構(gòu)與性能71-88
• 5.1 激光重熔等離子噴涂Fe基涂層工藝優(yōu)化71-73
• 5.2 激光重熔等離子噴涂Fe基涂層微觀形貌73-76
• 5.2.1 激光重熔層表觀形貌73-75
• 5.2.2 激光重熔層截面形貌75-76
• 5.3 激光重熔等離子噴涂Fe基涂層微觀組織及能譜分析76-80
• 5.3.1 激光重熔等離子噴涂層截面能譜分析76-77
• 5.3.2 激光重熔層微觀組織分析77-80
• 5.4 激光重熔等離子噴涂Fe基涂層相組成80-81
• 5.5 激光重熔等離子噴涂Fe基涂層的耐腐蝕性能81-84
• 5.6 激光重熔等離子噴涂Fe基涂層的摩擦磨損性能84-87
• 5.7 本章小結(jié)87-88
• 第六章 激光重熔等離子噴涂Fe/Mo復(fù)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)與腐蝕性能88-95
• 6.1 等離子噴涂復(fù)合涂層激光重熔前后相組成變化規(guī)律88-89
• 6.2 等離子噴涂復(fù)合涂層激光重熔前后微觀形貌89-91
• 6.2.1 復(fù)合涂層激光重熔前后截面形貌89-90
• 6.2.2 復(fù)合涂層激光重熔后表面形貌90-91
• 6.3 等離子噴涂復(fù)合涂層激光重熔后耐腐蝕性能91-94
• 6.4 本章小結(jié)94-95
• 結(jié)論及展望95-98
• 參考文獻(xiàn)98-104
• 攻博期間發(fā)表的論文104-105
• 致謝105

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 盧文歡;吳玉萍;張晶晶;洪晟;何志華;李改葉;;等離子噴涂Fe基合金涂層的耐蝕性[J];金屬熱處理;2010年08期

2 楊武;A. Pourbaix;;鉻和鉬對鋼的局部腐蝕發(fā)展過程的影響[J];中國腐蝕與防護(hù)學(xué)報;1983年01期

3 李宏祥;許鳳光;王善林;李承;;Mo對鐵基塊體非晶合金Fe_(71.2-x)C_(7.0)Si_(3.3)B_(5.5)P_(8.7)Cr_(2.3)Al_(2.0)Mo_x腐蝕性能的影響[J];鑄造;2010年02期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 劉洛夫;鐵基非晶合金涂層的等離子噴涂工藝及其組織性能研究[D];天津大學(xué);2008年

  本文關(guān)鍵詞：等離子噴涂鐵基非晶涂層結(jié)構(gòu)與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：357676