高频感应加热结合高温自蔓延合成NiAl涂层性能研究

发布时间：2021-01-17 04:18

　　本文采用高频感应加热/自蔓延高温合成技术（HFIH/SHS）,在5CrNiMo钢表面制备了以Ni为过渡层的NiAl涂层,旨在提高压铸模的使用寿命。计算了合成NiAl的自由能和绝热温度并优化了NiAl涂层的制备工艺。分析了涂层微观组织结构和物相组成,研究了涂层形成机理以及连接界面的形成机理,通过铝合金溶液熔损实验研究了NiAl涂层耐铝合金溶液的熔损性能,摸清了扩散溶解层的组织结构及扩散溶解层厚度与时间的关系,分析了扩散溶解层的形成机理,最后从理论上对NiAl涂层和5CrNiMo钢的耐Al液的熔损性能进行了对比分析。本文主要结论有:（1）NiAl的标准反应吉布斯自由能小于0,在298 K⁷00 K预热温度下,NiAl的绝热温度都是1912 K,达到NiAl的熔点,涂层合成为非全液相合成。（2）在连接压力为30 MPa、生坯压力为100 MPa、感应加热模拟电流为250A、保温时间为60 s、保压时间为120 s的工艺下,可以获得致密的、结合好的NiAl涂层。（3）涂层表面除了少数孔洞外,表面光滑平整,结构致密,成分为单一相NiAl。涂层断面连接界面组织依次为:NiAl... 

【文章来源】：武汉科技大学湖北省

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的目的及意义
    1.2 NiAl金属间化合物的基本特性与物相结构
    1.3 NiAl金属间化合物涂层制备方法及研究现状
    1.4 自蔓延高温合成涂层技术
        1.4.1 SHS熔铸涂层技术
        1.4.2 SHS气相传输涂层技术
        1.4.3 SHS铸渗涂层技术
        1.4.4 SHS烧结涂层技术
        1.4.5 SHS喷射沉积涂层技术
        1.4.6 SHS自反应涂层技术
    1.5 利用自蔓延技术制备NiAl涂层研究进展
    1.6 本文的主要研究内容
第2章 NiAl金属间化合物的热力学分析
    2.1 引言
    2.2 NiAl金属间化合物的吉布斯自由能的计算
    2.3 NiAl金属间化合物的绝热温度计算
    2.4 本章小结
第3章 实验材料和研究方法
    3.1 实验设备
    3.2 实验材料选择
        3.2.1 基体选择
        3.2.2 涂层粉体选择
    3.3 实验过程
    3.4 涂层微观结构与性能测试
        3.4.1 物相分析
        3.4.2 微观形貌与组织检测
        3.4.3 涂层显微硬度测定
        3.4.4 涂层熔损性能分析
第4章 SHS制备NiAl涂层工艺优化
    4.1 引言
    4.2 感应加热平均热功率的计算
    4.3 连接层Ni层的确定
    4.4 连接压力的确定
    4.5 上下柱头的优化
    4.6 生坯压力的确定
    4.7 感应加热模拟电流大小的确定
    4.8 保温时间的确定
    4.9 本章小结
第5章 NiAl涂层组织结构研究
    5.1 引言
    5.2 涂层表面形貌
    5.3 NiAl涂层XRD物相分析
        5.3.1 NiAl涂层表面XRD物相分析
        5.3.2 NiAl涂层与Ni过渡层界面XRD物相分析
    5.4 涂层断面形貌与组织分析
        5.4.1 涂层断面形貌特征
        5.4.2 涂层断面组织结构
    5.5 断面涂层硬度的测量
    5.6 NiAl涂层形成机理
    5.7 连接界面形成机理
    5.8 本章小结
第6章 NiAl涂层耐铝合金溶液熔损性能研究
    6.1 引言
    6.2 熔损后涂层表面XRD物相分析
    6.3 熔损后涂层断面形貌及组织结构分析
        6.3.1 熔损后涂层断面形貌特征
        6.3.2 熔损后涂层断面组织结构
    6.4 熔损时间对扩散溶解层厚度的影响
    6.5 NiAl/Al液熔损界面形成机理
    6.6 NiAl涂层与5CrNiMo钢基体耐Al液熔损性能对比
        6.6.1 初生相形核时间
        6.6.2 扩散溶解层的生长速度
    6.7 本章小结
第7章 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表的论文
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：2982192