杂化碳材料增强陶瓷涂层耐磨耐腐蚀性能及其机理研究
发布时间：2021-05-25 15:28
胶黏陶瓷涂层由于固化温度低、施工简易、成本低等优点在大型生产设备材料保护领域得到广泛应用。然而目前胶黏陶瓷涂层服役寿命仍受到氧化石墨烯等增强材料与涂层界面结合强度弱,腐蚀和磨损严重及涂层基体界面结合强度低等主要问题影响。本论文采用金属氧化物杂化处理氧化石墨烯和碳纳米管,研究上述杂化碳纳米材料对陶瓷涂层耐腐蚀性能和摩擦学性能的影响规律,为增强陶瓷涂层服役寿命提供重要的试验和理论依据。（1）合成纳米氧化铝杂化氧化石墨烯（GO-Al2O3）,采用XRD、FT-IR、SEM和TEM等分析手段对GO-Al2O3进行物相成分及微观结构表征。研究结果表明,杂化处理后,氧化石墨烯层间距离增大,但是其层状结构并未破坏,氧化铝均匀分布在氧化石墨烯表面,没有出现团簇现象;采用溶胶法合成氧化锌杂化碳纳米管（MWCNTs-ZnO）。TEM结果可以清晰看到ZnO和MWCNTs的结合界面,而且ZnO分布在MWCNTs的表面,未出现严重的团簇现象。（2）GO-Al2O3和MWCNTs-Z...
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 陶瓷涂层的国内外研究现状
1.2.1 陶瓷涂层的耐磨性能研究
1.2.2 陶瓷涂层的耐腐蚀性能研究
1.3 胶黏陶瓷涂层研究
1.3.1 胶黏陶瓷涂层组成成分
1.3.2 胶黏陶瓷涂层结合机理
1.3.3 胶黏陶瓷涂层性能的影响因素
1.4 碳纳米材料修饰研究进展
1.4.1 石墨烯表面修饰研究概述
1.4.2 碳纳米管表面修饰研究概述
1.5 本论文主要研究内容及意义
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究意义和目的
第二章 氧化石墨烯和碳纳米管杂化处理及表征
2.1 引言
2.2 试验材料及设备
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验设备
2.3 杂化碳纳米材料的制备
2.3.1 GO-Al_2O_3复合材料的制备
2.3.2 MWCNTs-ZnO复合材料的制备
2.4 复合材料的表征
2.4.1 形貌分析
2.4.2 拉曼光谱分析
2.4.3 X射线衍射分析
2.4.4 热重分析
2.4.5 FT-IR分析
2.5 结果与讨论
2.5.1 GO-Al_2O_3分析
2.5.2 MWCNTs-ZnO分析
2.6 本章小结
第三章 杂化碳材料增强陶瓷涂层的制备及性能表征
3.1 引言
3.2 杂化碳材料增强陶瓷涂层的制备
3.2.1 试验材料
3.2.2 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层的制备
3.2.3 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层的制备
3.3 涂层材料的表征
3.3.1 X射线衍射分析
3.3.2 涂层硬度分析
3.3.3 Raman分析
3.3.4 差示扫描量热法分析(DSC)
3.3.5 涂层形貌分析
3.4 结果与讨论
3.4.1 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层分析
3.4.2 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层分析
3.5 本章小结
第四章 杂化碳材料增强陶瓷涂层耐腐蚀行为及其机理研究
4.1 引言
4.2 电化学试验与涂层结构表征
4.2.1 电化学试验
4.2.2 涂层结构表征
4.3 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层的耐腐蚀性研究
4.3.1 结果与讨论
4.3.2 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层耐腐蚀机理
4.4 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层的耐腐蚀性研究
4.4.1 结果与讨论
4.4.2 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层耐腐蚀机理
4.5 本章小结
第五章 杂化碳材料增强陶瓷涂层摩擦磨损行为及其机理研究
5.1 引言
5.2 试验方法
5.3 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层耐磨性能研究
5.3.1 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层摩擦系数及磨损率分析
5.3.2 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层的耐磨减摩机理研究
5.4 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层耐磨性能研究
5.4.1 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层摩擦系数及磨损率分析
5.4.2 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层的耐磨减摩机理研究
5.5 本章小结
第六章 基于有限元涂层力学性能理论研究及优化设计
6.1 引言
6.2 压痕法分析
6.3 过渡层涂层系统研究
6.3.1 有限元接触模型
6.3.2 过渡层弹性模量的影响研究
6.3.3 过渡层屈服强度的影响研究
6.4 功能梯度涂层系统研究
6.4.1 弹性模量梯度的影响研究
6.4.2 屈服强度梯度的影响研究
6.5 本章小结
第七章 主要结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
创新点
致谢
参考文献
附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性磷酸盐胶黏剂和环氧树脂胶黏剂在陶质文物粘接中的对比研究[J]. 谢丽娜,李玉虎,王盛霖,白崇斌. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]改性石墨烯/聚苯胺的制备及其环氧涂层的防腐蚀性能[J]. 金玲,张丽,钱仁君,乔红斌. 材料保护. 2019(04)
[3]钛合金表面自润滑陶瓷涂层的组织及耐磨性能研究[J]. 张年龙,王波,张红霞,戴景杰. 表面技术. 2018(12)
[4]TiAlN/AlON纳米多层涂层组织及性能研究[J]. 阎红娟,刘峰斌,李喜朋,杨菲菲. 北京理工大学学报. 2018(12)
[5]纳米TiO2含量对等离子喷涂Al2O3/TiO2涂层耐磨性的影响[J]. 王超,陈小明,宋仁国. 金属热处理. 2018(10)
[6]固化剂对磷酸盐胶黏剂气密性的影响[J]. 周彩楼,周文魁,李计元,臧幼洁,孙佳琦. 粉末冶金技术. 2018(04)
[7]纳米SiC含量对Fe/WC金属陶瓷涂层组织及性能的影响[J]. 赵运才,张继武,上官绪超. 润滑与密封. 2018(06)
[8]石墨烯对氧化铝胶黏陶瓷涂层摩擦行为的影响[J]. 黄华栋,卞达,黄国栋,赵永武. 热加工工艺. 2018(10)
[9]YSZ纤维增强等离子喷涂Al2O3/8YSZ涂层耐磨性能研究[J]. 汪倡,庞学佳,高宗鸿,刘金娜,房永超,崔秀芳,刘二宝,金国. 材料导报. 2018(04)
[10]分散剂5040对Cs0.33WO3粒子分散及其涂层性能的影响[J]. 陈彬,刘敬肖,史非,于玲,范传彦. 大连工业大学学报. 2018(01)
博士论文
[1]石墨烯增强耐磨减摩氧化铝陶瓷涂层基础研究[D]. 卞达.江南大学 2017
硕士论文
[1]钢基陶瓷复合涂层的制备与性能研究[D]. 文琪.长江大学 2019
[2]改性磷酸盐陶瓷涂层的制备及其在高温锅炉中的应用[D]. 梁海聪.深圳大学 2018
[3]石墨烯改性Al2O3-ZrO2-Si3N4复合涂层磨损行为及耐蚀性研究[D]. 王悦.哈尔滨工业大学 2018
[4]金属基体耐高温耐磨损陶瓷涂层[D]. 雷南.辽宁大学 2018
[5]功能化碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D]. 张艳.华南理工大学 2017
[6]SiO2@MWCNTs的制备及环氧树脂纳米复合材料性能研究[D]. 翟兆辉.哈尔滨理工大学 2017
[7]ZrO2-MWCNTs/环氧涂层的制备及防腐性能研究[D]. 冉翔.西南石油大学 2015
[8]氧化锆增强HA生物陶瓷涂层摩擦磨损性能研究[D]. 许景顺.浙江工业大学 2015
[9]磷酸盐结合剂及金属基高温耐磨陶瓷涂层的制备与性能的研究[D]. 刘文超.湖南大学 2001
本文编号：3205579
【文章来源】：江南大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：110 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 陶瓷涂层的国内外研究现状
1.2.1 陶瓷涂层的耐磨性能研究
1.2.2 陶瓷涂层的耐腐蚀性能研究
1.3 胶黏陶瓷涂层研究
1.3.1 胶黏陶瓷涂层组成成分
1.3.2 胶黏陶瓷涂层结合机理
1.3.3 胶黏陶瓷涂层性能的影响因素
1.4 碳纳米材料修饰研究进展
1.4.1 石墨烯表面修饰研究概述
1.4.2 碳纳米管表面修饰研究概述
1.5 本论文主要研究内容及意义
1.5.1 研究内容
1.5.2 研究意义和目的
第二章 氧化石墨烯和碳纳米管杂化处理及表征
2.1 引言
2.2 试验材料及设备
2.2.1 试验材料
2.2.2 试验设备
2.3 杂化碳纳米材料的制备
2.3.1 GO-Al_2O_3复合材料的制备
2.3.2 MWCNTs-ZnO复合材料的制备
2.4 复合材料的表征
2.4.1 形貌分析
2.4.2 拉曼光谱分析
2.4.3 X射线衍射分析
2.4.4 热重分析
2.4.5 FT-IR分析
2.5 结果与讨论
2.5.1 GO-Al_2O_3分析
2.5.2 MWCNTs-ZnO分析
2.6 本章小结
第三章 杂化碳材料增强陶瓷涂层的制备及性能表征
3.1 引言
3.2 杂化碳材料增强陶瓷涂层的制备
3.2.1 试验材料
3.2.2 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层的制备
3.2.3 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层的制备
3.3 涂层材料的表征
3.3.1 X射线衍射分析
3.3.2 涂层硬度分析
3.3.3 Raman分析
3.3.4 差示扫描量热法分析(DSC)
3.3.5 涂层形貌分析
3.4 结果与讨论
3.4.1 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层分析
3.4.2 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层分析
3.5 本章小结
第四章 杂化碳材料增强陶瓷涂层耐腐蚀行为及其机理研究
4.1 引言
4.2 电化学试验与涂层结构表征
4.2.1 电化学试验
4.2.2 涂层结构表征
4.3 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层的耐腐蚀性研究
4.3.1 结果与讨论
4.3.2 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层耐腐蚀机理
4.4 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层的耐腐蚀性研究
4.4.1 结果与讨论
4.4.2 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层耐腐蚀机理
4.5 本章小结
第五章 杂化碳材料增强陶瓷涂层摩擦磨损行为及其机理研究
5.1 引言
5.2 试验方法
5.3 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层耐磨性能研究
5.3.1 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层摩擦系数及磨损率分析
5.3.2 GO-Al_2O_3增强陶瓷涂层的耐磨减摩机理研究
5.4 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层耐磨性能研究
5.4.1 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层摩擦系数及磨损率分析
5.4.2 MWCNTs-ZnO增强陶瓷涂层的耐磨减摩机理研究
5.5 本章小结
第六章 基于有限元涂层力学性能理论研究及优化设计
6.1 引言
6.2 压痕法分析
6.3 过渡层涂层系统研究
6.3.1 有限元接触模型
6.3.2 过渡层弹性模量的影响研究
6.3.3 过渡层屈服强度的影响研究
6.4 功能梯度涂层系统研究
6.4.1 弹性模量梯度的影响研究
6.4.2 屈服强度梯度的影响研究
6.5 本章小结
第七章 主要结论与展望
7.1 主要结论
7.2 展望
创新点
致谢
参考文献
附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]改性磷酸盐胶黏剂和环氧树脂胶黏剂在陶质文物粘接中的对比研究[J]. 谢丽娜,李玉虎,王盛霖,白崇斌. 陕西师范大学学报(自然科学版). 2019(04)
[2]改性石墨烯/聚苯胺的制备及其环氧涂层的防腐蚀性能[J]. 金玲,张丽,钱仁君,乔红斌. 材料保护. 2019(04)
[3]钛合金表面自润滑陶瓷涂层的组织及耐磨性能研究[J]. 张年龙,王波,张红霞,戴景杰. 表面技术. 2018(12)
[4]TiAlN/AlON纳米多层涂层组织及性能研究[J]. 阎红娟,刘峰斌,李喜朋,杨菲菲. 北京理工大学学报. 2018(12)
[5]纳米TiO2含量对等离子喷涂Al2O3/TiO2涂层耐磨性的影响[J]. 王超,陈小明,宋仁国. 金属热处理. 2018(10)
[6]固化剂对磷酸盐胶黏剂气密性的影响[J]. 周彩楼,周文魁,李计元,臧幼洁,孙佳琦. 粉末冶金技术. 2018(04)
[7]纳米SiC含量对Fe/WC金属陶瓷涂层组织及性能的影响[J]. 赵运才,张继武,上官绪超. 润滑与密封. 2018(06)
[8]石墨烯对氧化铝胶黏陶瓷涂层摩擦行为的影响[J]. 黄华栋,卞达,黄国栋,赵永武. 热加工工艺. 2018(10)
[9]YSZ纤维增强等离子喷涂Al2O3/8YSZ涂层耐磨性能研究[J]. 汪倡,庞学佳,高宗鸿,刘金娜,房永超,崔秀芳,刘二宝,金国. 材料导报. 2018(04)
[10]分散剂5040对Cs0.33WO3粒子分散及其涂层性能的影响[J]. 陈彬,刘敬肖,史非,于玲,范传彦. 大连工业大学学报. 2018(01)
博士论文
[1]石墨烯增强耐磨减摩氧化铝陶瓷涂层基础研究[D]. 卞达.江南大学 2017
硕士论文
[1]钢基陶瓷复合涂层的制备与性能研究[D]. 文琪.长江大学 2019
[2]改性磷酸盐陶瓷涂层的制备及其在高温锅炉中的应用[D]. 梁海聪.深圳大学 2018
[3]石墨烯改性Al2O3-ZrO2-Si3N4复合涂层磨损行为及耐蚀性研究[D]. 王悦.哈尔滨工业大学 2018
[4]金属基体耐高温耐磨损陶瓷涂层[D]. 雷南.辽宁大学 2018
[5]功能化碳纳米管/环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D]. 张艳.华南理工大学 2017
[6]SiO2@MWCNTs的制备及环氧树脂纳米复合材料性能研究[D]. 翟兆辉.哈尔滨理工大学 2017
[7]ZrO2-MWCNTs/环氧涂层的制备及防腐性能研究[D]. 冉翔.西南石油大学 2015
[8]氧化锆增强HA生物陶瓷涂层摩擦磨损性能研究[D]. 许景顺.浙江工业大学 2015
[9]磷酸盐结合剂及金属基高温耐磨陶瓷涂层的制备与性能的研究[D]. 刘文超.湖南大学 2001
本文编号：3205579
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