镁合金表面功能梯度涂层的磨损腐蚀性能研究

发布时间：2017-03-31 07:15

  本文关键词：镁合金表面功能梯度涂层的磨损腐蚀性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：镁合金凭借其自身的优点,被广泛的应用于汽车,航空航天,3C产品及军事等各个领域。近年来,人们通过在镁合金表面制备功能涂层的方法,以达到延长其使用寿命,提高零部件的综合性能,然而,随着日趋严峻的工况环境,考虑到镁合金质软和易腐蚀的缺陷,传统单一的功能涂层和单一的表面改性技术已不能适应恶劣条件、复杂物理环境下的工程应用,本文提出利用复合处理技术制备功能梯度涂层的办法,将已有的表面改性技术优化组合,制得成分、性能呈梯度变化的功能涂层,从而满足新的工程应用的需要。本课题采用PIIID和机械喷涂复合处理技术,在镁合金表面成功的制备了不同体系的AlN/CrAlN/MoS2-酚醛树脂功能梯度涂层,并利用先进的表征手段,对不同体系的功能梯度涂层的微观组织、力学性能、摩擦腐蚀性能进行了分析研究研究发现:在微观组织方面,AlN涂层具有(002)择优取向生长,CrAlN涂层表面光滑平整致密由Cr-Al-N固溶体组成,MoS2-酚醛树脂涂层表面与内部存在大量微观孔洞,这些生长缺陷主要源于涂层固化过程中气体外溢形成的扩散通道。在力学性能方面,AlN层与基体之间的界面结合强度明显优于AlN/CrAlN层。此外,在镁合金基体与MoS2-酚醛树脂涂层引入离子注入与中间强化层可显著提高基体表面承载能力,增加MoS2-酚醛树脂涂层的耐磨寿命。在腐蚀介质环境下,中间过渡层的物理化学特性对功能梯度涂层的腐蚀防护效果具有重要影响,其电化学性能与镁合金基体接近时,功能梯度涂层表现较好抗腐蚀性能,研究表明:AlN/MoS2-酚醛树脂涂层具有比AlN/CrAlN/MoS2-酚醛树脂涂层更佳的防护效果。此外,研究还发现涂层磨蚀过程中存在强的摩擦力-腐蚀强耦合损伤效应,并会进一步加速涂层的腐蚀失效进程,在镁合金基体与顶部MoS2-酚醛树脂涂层间引入离子注入/AlN过渡层可有效抑制或延缓电偶腐蚀发生,且过渡层的选择与设计应依据电化学性能相近原则。本课题通过对不同体系的AlN/CrAlN/MoS2-酚醛树脂功能梯度涂层的研究总结了涂层微观组织结构的形成机制与特征,为合理解释涂层磨损腐蚀环境下的使役损伤行为与机理提供理论基础,通过建立涂层微观组织结构、力学性能、结合强度与摩擦学行为和腐蚀行为之间的内在本构关系,阐述了涂层磨损-腐蚀强耦合损伤机制与涂层磨损失效机理。
【关键词】：镁合金 功能梯度涂层 复合处理技术 磨损-腐蚀
【学位授予单位】：辽宁科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 中文摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题意义10-11
• 1.2 镁合金的应用现状与挑战11-12
• 1.3 镁合金表面防护涂层研究进展12-14
• 1.3.1 离子注入技术12-13
• 1.3.2 微弧氧化技术13
• 1.3.3 物理气相沉积技术13-14
• 1.3.4 表面喷涂技术14
• 1.4 功能梯度涂层的研究进展14-17
• 1.4.1 功能梯度涂层简介15-16
• 1.4.2 功能梯度涂层研究与应用现状16-17
• 1.5 复合处理技术的研究进展17-18
• 1.5.1 复合处理技术简介17
• 1.5.2 复合处理技术研究与应用现状17-18
• 1.6 本课题研究内容18-20
• 第2章 试验材料及方法20-26
• 2.1 实验材料20-21
• 2.2 试验设备与工艺21-23
• 2.2.1 试验设备21
• 2.2.2 氩离子溅射清洗21-22
• 2.2.3 氮离子注入工艺22
• 2.2.4 AlN/CrAl N涂层制备22-23
• 2.2.5 MoS_2-酚醛树脂涂层制备23
• 2.3 涂层组织结构与性能表征23-26
• 第3章 功能梯度涂层的微观组织结构研究26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 微观组织结构表征26-30
• 3.2.1 XRD图谱26-27
• 3.2.2 XPS图谱27-28
• 3.2.3 FTIR图谱28-29
• 3.2.4 Raman光谱29-30
• 3.3 微观组织形貌观察30-32
• 3.3.1 表面形貌表征30-31
• 3.3.2 断面形貌表征31-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第4章 功能梯度涂层力学性能研究34-42
• 4.1 引言34
• 4.2 纳米硬度测定34-35
• 4.3 界面结合强度评估35-36
• 4.4 摩擦磨损行为分析36-41
• 4.4.1 摩擦曲线测定36-37
• 4.4.2 摩损形貌观察37-40
• 4.4.3 涂层磨损失效机理40-41
• 4.5 本章小结41-42
• 第5章 功能梯度涂层的磨损腐蚀性能研究42-53
• 5.1 引言42
• 5.2 涂层腐蚀电化学行为分析42-44
• 5.2.1 腐蚀极化曲线测定42-43
• 5.2.2 腐蚀形貌表征43-44
• 5.2.3 腐蚀失效机理44
• 5.3 涂层磨损腐蚀失效机理分析44-51
• 5.3.1 磨蚀曲线测定44-47
• 5.3.2 磨蚀形貌观察47-49
• 5.3.3 磨蚀失效机理49-51
• 5.4 本章小结51-53
• 结论53-54
• 参考文献54-58
• 致谢58-59
• 作者简介59-60

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