HVOF制备Ni60/WC-10Co4Cr涂层替代电镀硬铬涂层可行性研究

发布时间：2024-04-14 16:08

　　电镀硬铬(EHC)涂层由于自身工艺对环境的污染性及产品服役能力的不足,其应用受到了越来越大的限制。目前超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备的WC-10Co4Cr涂层在替代EHC涂层方面效果可观,但其原材料及后加工的高成本限制了其大范围的应用。为此,本文将不同比例的Ni60、WC-10Co4Cr喷涂粉末进行机械混合,采用HVOF喷涂工艺以16Mn为基体制备了五种Ni60/WC-10Co4Cr涂层。深入研究了涂层抗磨损、抗腐蚀及抗冲击性能,并与EHC涂层进行对比,以期为更大范围的替代EHC涂层提供解决方案。得出如下结论:磨损性能方面,HVOF喷涂工艺制备的Ni60/60%WC-10Co4Cr涂层的表现最接近EHC涂层,且其在滑动磨损方面的表现已经达到了替代后者的水平;腐蚀性能方面,WC含量越低,涂层的抗腐蚀性能越好。相对于EHC涂层来说,结构致密且性能适中的Ni60/60%WC-10Co4Cr涂层在实际服役环境中有望表现出更好的抗腐蚀性能。所有涂层在1次、100次、1000次、5000次的冲击过程中均没有出现与基体剥离的现象。数值模拟结果表明涂层最先失效的位置位于涂层表面冲击凹坑边缘区域。除...

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【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 传统电镀硬铬工艺的局限性
    1.3 超音速火焰(HVOF)喷涂涂层研究现状及发展趋势
        1.3.1 HVOF制备金属碳化物涂层的基本性能
        1.3.2 采用HVOF制备金属碳化物涂层替代镀铬的应用情况
        1.3.3 采用HVOF制备金属碳化物涂层替代硬铬的发展趋势
    1.4 HVOF制备镍基碳化钨涂层的研究现状
    1.5 Weibull分布统计分析
    1.6 冲击-碰撞问题
    1.7 ANSYS/LS-DYNA程序及其在冲击碰撞问题中的应用
        1.7.1 ANSYS/LS-DYNA 程序
        1.7.2 ANSYS/LS-DYNA 在冲击碰撞问题中的应用
    1.8 论文的选题意义及主要研究内容
第2章 实验
    2.1 引言
    2.2 实验材料
    2.3 涂层制备
    2.4 涂层组织性能测试
        2.4.1 粉末及涂层相结构测试
        2.4.2 粉末、涂层截面的SEM测试
        2.4.3 涂层截面的OM测试
    2.5 涂层显微硬度测试
    2.6 涂层抗磨粒磨损性能测试
        2.6.1 两体磨粒磨损
        2.6.2 三体磨粒磨损
    2.7 涂层抗滑动磨损性能测试
    2.8 涂层抗冲蚀磨损性能测试
    2.9 涂层抗腐蚀性能测试
    2.10 涂层抗冲击性能测试
    2.11 ANSYS/LS-DYNA数值模拟
第3章 涂层组织性能及显微硬度、弹性模量的Weibull分布研究
    3.1 引言
    3.2 粉末及涂层的相结构
    3.3 粉末形貌和能谱分析
    3.4 涂层截面显微组织结构
    3.5 涂层维氏硬度的Weibull分布
    3.6 涂层努氏硬度及弹性模量的Weibull分布
    3.7 本章小结
第4章 涂层抗磨损及腐蚀性能研究
    4.1 引言
    4.2 涂层抗磨粒磨损性能
        4.2.1 两体磨粒磨损
        4.2.2 三体磨粒磨损
    4.3 涂层抗滑动磨损性能
    4.4 涂层抗冲蚀磨损性能
    4.5 涂层抗腐蚀性能
    4.6 本章小结
第5章 涂层抗冲击性能研究
    5.1 引言
    5.2 涂层冲击过程的结构动力学模型
    5.3 涂层多次冲击实验结果
    5.4 涂层单次冲击实验仿真数据分析
        5.4.1 涂层单次冲击表面凹坑形貌
        5.4.2 仿真数据分析
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
致谢
附录A 攻读硕士学位期间发表的论文目录



本文编号：3954941