氩弧熔覆TiB 2 +TiN/Ni涂层的微观结构与摩擦学行为

发布时间：2021-08-28 12:32

　　在工程中,熔覆涂层作为一种改善材料表面性能的手段得到了广泛的应用,尤其是在提高材料的耐磨、耐腐蚀和抗氧化性能等方面。其主要制备方法是激光熔覆和等离子熔覆,但这些方法存在设备价格高、操作复杂等问题,造成生产的成本增加。本文将氩弧熔覆作为提高材料表面耐磨性的一种新方法进行研究,在大幅度提高材料耐磨性的同时降低生产成本,这对企业生产效益的提高具有重要的意义。本文以工程常用的35Cr Mn Si钢为基体,选择钛粉、氮化硼粉和Ni60A粉的混合粉末制成复合材料棒,利用氩弧熔覆技术在35Cr Mn Si钢表面制备出熔覆层;研究了熔覆电流、熔覆速度、Ti与BN粉末的摩尔比例和（Ti+BN）含量对组织形貌的影响;确定出制备熔覆层的最佳粉末体系和熔覆工艺;利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、高分辨电镜及能谱分析对熔覆试样的物相及微观组织进行表征;通过显微硬度和摩擦磨损测试分析熔覆层的磨损机制,结果表明:（1）当熔覆电流为120A,熔覆速度为2mm/s时稀释率最小且表面成形质量最佳;当熔覆速度为2mm/s,熔覆电流从100A→120A→140A→160A变化时,熔覆层顶部组织随电... 

【文章来源】：哈尔滨理工大学黑龙江省

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 原位自生合成技术
        1.1.1 原位自生合成技术的制备工艺
        1.1.2 原位反应存在的问题及发展方向
    1.2 表面熔覆技术
        1.2.1 堆焊
        1.2.2 氧-乙炔焰熔覆
        1.2.3 激光熔覆
        1.2.4 感应熔覆
        1.2.5 等离子熔覆
        1.2.6 氩弧熔覆
    1.3 复合涂层增强颗粒的性质
        1.3.1 TiB_2和TiB性质
        1.3.2 TiN性质
    1.4 论文研究意义及主要内容
        1.4.1 论文研究意义
        1.4.2 研究的主要内容
第2章 试验材料和方法
    2.1 试验材料
        2.1.1 基体材料的选择
        2.1.2 熔覆材料的选择
        2.1.3 熔覆工艺参数的选择
    2.2 试验方案及技术路线
        2.2.1 复合材料棒制备方法
        2.2.2 试验主要设备
        2.2.3 熔覆层的制备及技术路线
    2.3 分析方法及仪器设备
        2.3.1 稀释率的测定
        2.3.2 X射线分析
        2.3.3 光学显微组织分析
        2.3.4 扫描电镜分析
        2.3.5 透射电镜分析
        2.3.6 显微硬度测试
        2.3.7 摩擦磨损测试
    2.4 本章小结
第3章 氩弧熔覆工艺参数对原位自生TiB_2+TiN/Ni涂层组织的影响
    3.1 球磨时间对合金粉末的影响
        3.1.1 不同球磨时间的合金粉末XRD分析
        3.1.2 不同球磨时间对合金粉末尺寸的影响
    3.2 工艺参数对熔覆层质量和稀释率的影响
        3.2.1 不同工艺参数对熔覆层表面质量的影响
        3.2.2 不同工艺参数对稀释率的影响
    3.3 工艺参数对熔覆层组织的影响
        3.3.1 熔覆电流对熔覆层组织的影响
        3.3.2 熔覆速度对熔覆涂层组织的影响
    3.4 BN与Ti的摩尔比对熔覆层组织的影响
        3.4.1 不同BN与Ti摩尔比的XRD分析
        3.4.2 不同BN/Ti摩尔比与(Ti+BN)含量的显微组织
    3.5 本章小结
第4章 氩弧熔覆TiB_2+TiN/Ni涂层热力学及动力学研究
    4.1 原位自生TiN-TiB_2涂层的热力学分析
        4.1.1 合金体系发生反应的热力学分析
        4.1.2 原位合成TiB_2和TiN的热力学条件
    4.2 原位自生TiB_2-TiN熔覆层的动力学分析
        4.2.1 原位自生TiB_2-TiN熔覆层的动力学条件
        4.2.2 原位自生TiB_2-TiN熔覆层的动力学模型
    4.3 本章小结
第5章 氩弧熔覆TiB_2+TiN/Ni涂层的凝固过程及增强相生长机理
    5.1 氩弧熔覆Ti-BN熔覆层凝固过程
        5.1.1 Ti-B-N合金体系相图
        5.1.2 氩弧熔覆Ti-BN-Ni体系的凝固过程分析
    5.2 增强相晶体结构表征及原位反应的生长特性分析
        5.2.1 TiB的结构表征及生长形貌
        5.2.2 TiN结构表征及生长形貌
        5.2.3 TiB_2的结构表征及生长形貌
    5.3 本章小结
第6章 氩弧熔覆TiB_2+TiN/Ni涂层的摩擦学行为
    6.1 氩弧熔覆层显微硬度分析
        6.1.1 熔覆电流对显微硬度的影响
        6.1.2 熔覆速度对显微硬度的影响
        6.1.3 BN与Ti的摩尔比对显微硬度的影响
        6.1.4 BN与Ti的含量对显微硬度的影响
    6.2 熔覆层耐磨性能与磨损机理
        6.2.1 不同载荷下 35Cr Mn Si的耐磨性能
        6.2.2 不同载荷下氩弧熔覆层的耐磨性能
        6.2.3 不同(Ti+BN)含量氩弧熔覆层的耐磨性能
    6.3 熔覆层的摩擦行为研究
        6.3.1 黏着摩擦机制
        6.3.2 变形摩擦机制
    6.4 熔覆层的磨损行为研究
        6.4.1 黏着磨损机制
        6.4.2 磨粒磨损机制
    6.5 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间发表的学术论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
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本文编号：3368519