镁合金表面TiB 2 -TiC-Co/NiAl涂层的制备与性能研究
发布时间：2021-10-05 09:49
镁合金密度低,比强度高,然而其较差的耐磨损和耐腐蚀性能严重制约了其在汽车、机械工程、电子、航空航天等领域的应用和发展。采用涂层或表面处理技术可以有效地延缓镁合金的磨损和腐蚀。TiB2-TiC复相陶瓷硬度高、热稳定性好、耐磨损和耐腐蚀性能优异,是一种较好的涂层材料。本研究采用大气等离子喷涂（APS）技术,在AZ91D镁合金表面制备了TiB2-TiC-Co和TiB2-TiC-NiAl两种复合涂层,以提高镁合金的耐磨损和耐腐蚀性能。研究发现,Co-Ti-B4C体系中添加NaCl作为稀释剂,经自蔓延高温合成（SHS）反应制备了高陶瓷含量的TiB2-TiC-Co复合材料,同时降低了生成陶瓷的晶粒尺寸。对SHS产物粉末浆料进行喷雾干燥,制备出了结构致密、近球形的团聚粉末,并采用APS对团聚粉末进行喷涂,在镁合金表面沉积了TiB2-TiC-Co金属陶瓷涂层。使用化学镀Ni-P和NiCrAlY粘结层作为过渡层,提高了金属陶瓷涂层与基体的结合强度,其值高达21.4 MPa,...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
自制不锈钢手套箱
13图2.2（a）喷雾造粒设备和（b）团聚粉末的典型形貌2.4涂层的制备2.4.1化学镀Ni-P中间层的制备先将AZ91D镁合金切成50mm×30mm×5mm的块状，然后用1200目砂纸打磨平整，最后采用刚玉喷砂处理，以获得一定的表面粗糙度，增加化学镀中间层与基体的结合强度。用无水乙醇超声清洗基体，除去表面粉尘、油污。镁合金表面直接化学镀镍实验，分为以下几个步骤：①碱洗清除表面油污（50g/LNaOH，10g/LNa3PO4，60oC，10min）；②浸酸除去氧化皮（125g/LCrO3，110ml/LHNO3(70%)，室温，50s）；③氢氟酸活化（385ml/LHF(40%)，室温，10min）；④镀层沉积，表2-4是镀液的化学组成和操作条件。表2-4镀液的化学组成和操作条件镀液化学组成操作条件NiSO46H2O20g/LNaH2PO2H2O20g/LC6H8O7H2O5g/LNH4F10g/LHF(40%)12ml/LNH3H2O(25%)30ml/L硫脲1×10-3g/L80±2oCpH=6.5±1.0,搅拌，150min进行每个步骤之前需用去离子水冲洗样品，避免污染。在实验完成后，将镀
14有Ni-P的镁合金样品在230oC条件下热处理2h。2.4.2等离子喷涂涂层采用大气等离子喷涂（Unicoat喷涂系统，SulzerMetco，瑞士）技术在镀有Ni-P中间层的镁合金上沉积涂层，压缩空气作为冷却气体，如图2.3。保持喷枪与待喷涂的试样平面垂直，距离设定为100mm，各涂层制备过程中使用的喷涂工艺参数列于表2-5。表2-5涂层制备时采用的喷涂参数（*Standardliterperminute）参数TiB2-TiC-NiAlNiCrAlYTiB2-TiC-Co功率(kW)38.538.842.2等离子气流量Ar/H2(SLPM*)35/1246/835/12运载气体Ar(SLPM*)2.82.62.6喷涂距离(mm)100100100喷枪横向移动速率(mm/s)80010001000图2.3Unicoat大气等离子喷涂系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[2]自蔓延高温合成（TiB2+Al2O3）/NiAl复合材料的显微组织及演化机制（英文）[J]. 宋晓杰,崔洪芝,曹丽丽,P.Y.GULYAEV. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(07)
[3]先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用[J]. 丁文江,付彭怀,彭立明,蒋海燕,王迎新,吴国华,董杰,郭兴伍. 航天器环境工程. 2011(02)
[4]镁及镁合金的特性与应用[J]. 黄海军,韩秋华. 热处理技术与装备. 2010(03)
[5]镁合金表面化学转化膜的研究进展[J]. 曾荣昌,兰自栋,陈君,莫鲜花,韩恩厚. 中国有色金属学报. 2009(03)
[6]镁合金在汽车工业中的应用及其研究进展[J]. 张春香,陈培磊,陈海军,时爱菊,关绍康. 铸造技术. 2008(04)
[7]基于正面耐撞性仿真的轿车车身材料轻量化研究[J]. 朱平,张宇,葛龙,林忠钦. 机械工程学报. 2005(09)
[8]汽车轻量化以及铝镁铸件的应用[J]. 李玉青,吴殿杰. 中国铸造装备与技术. 2005(04)
[9]镁合金焊接技术的研究现状及应用[J]. 冯吉才,王亚荣,张忠典. 中国有色金属学报. 2005(02)
[10]从镁合金在汽车及通讯电子领域的应用看其发展趋势[J]. 陈礼清,赵志江. 世界有色金属. 2004(07)
硕士论文
[1]AZ91D镁合金表面等离子喷涂Ni/WC涂层的激光重熔研究[D]. 徐家乐.江苏科技大学 2015
[2]AZ91D镁合金表面火焰喷涂Ni/Al涂层的研究[D]. 陈愚.湘潭大学 2009
[3]镁合金化学镀镍影响因素及机理研究[D]. 丁培培.浙江大学 2008
本文编号：3419496
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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13图2.2（a）喷雾造粒设备和（b）团聚粉末的典型形貌2.4涂层的制备2.4.1化学镀Ni-P中间层的制备先将AZ91D镁合金切成50mm×30mm×5mm的块状，然后用1200目砂纸打磨平整，最后采用刚玉喷砂处理，以获得一定的表面粗糙度，增加化学镀中间层与基体的结合强度。用无水乙醇超声清洗基体，除去表面粉尘、油污。镁合金表面直接化学镀镍实验，分为以下几个步骤：①碱洗清除表面油污（50g/LNaOH，10g/LNa3PO4，60oC，10min）；②浸酸除去氧化皮（125g/LCrO3，110ml/LHNO3(70%)，室温，50s）；③氢氟酸活化（385ml/LHF(40%)，室温，10min）；④镀层沉积，表2-4是镀液的化学组成和操作条件。表2-4镀液的化学组成和操作条件镀液化学组成操作条件NiSO46H2O20g/LNaH2PO2H2O20g/LC6H8O7H2O5g/LNH4F10g/LHF(40%)12ml/LNH3H2O(25%)30ml/L硫脲1×10-3g/L80±2oCpH=6.5±1.0,搅拌，150min进行每个步骤之前需用去离子水冲洗样品，避免污染。在实验完成后，将镀
14有Ni-P的镁合金样品在230oC条件下热处理2h。2.4.2等离子喷涂涂层采用大气等离子喷涂（Unicoat喷涂系统，SulzerMetco，瑞士）技术在镀有Ni-P中间层的镁合金上沉积涂层，压缩空气作为冷却气体，如图2.3。保持喷枪与待喷涂的试样平面垂直，距离设定为100mm，各涂层制备过程中使用的喷涂工艺参数列于表2-5。表2-5涂层制备时采用的喷涂参数（*Standardliterperminute）参数TiB2-TiC-NiAlNiCrAlYTiB2-TiC-Co功率(kW)38.538.842.2等离子气流量Ar/H2(SLPM*)35/1246/835/12运载气体Ar(SLPM*)2.82.62.6喷涂距离(mm)100100100喷枪横向移动速率(mm/s)80010001000图2.3Unicoat大气等离子喷涂系统
【参考文献】：
期刊论文
[1]镁合金在航空航天领域研究应用现状与展望[J]. 吴国华,陈玉狮,丁文江. 载人航天. 2016(03)
[2]自蔓延高温合成（TiB2+Al2O3）/NiAl复合材料的显微组织及演化机制（英文）[J]. 宋晓杰,崔洪芝,曹丽丽,P.Y.GULYAEV. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2016(07)
[3]先进镁合金材料及其在航空航天领域中的应用[J]. 丁文江,付彭怀,彭立明,蒋海燕,王迎新,吴国华,董杰,郭兴伍. 航天器环境工程. 2011(02)
[4]镁及镁合金的特性与应用[J]. 黄海军,韩秋华. 热处理技术与装备. 2010(03)
[5]镁合金表面化学转化膜的研究进展[J]. 曾荣昌,兰自栋,陈君,莫鲜花,韩恩厚. 中国有色金属学报. 2009(03)
[6]镁合金在汽车工业中的应用及其研究进展[J]. 张春香,陈培磊,陈海军,时爱菊,关绍康. 铸造技术. 2008(04)
[7]基于正面耐撞性仿真的轿车车身材料轻量化研究[J]. 朱平,张宇,葛龙,林忠钦. 机械工程学报. 2005(09)
[8]汽车轻量化以及铝镁铸件的应用[J]. 李玉青,吴殿杰. 中国铸造装备与技术. 2005(04)
[9]镁合金焊接技术的研究现状及应用[J]. 冯吉才,王亚荣,张忠典. 中国有色金属学报. 2005(02)
[10]从镁合金在汽车及通讯电子领域的应用看其发展趋势[J]. 陈礼清,赵志江. 世界有色金属. 2004(07)
硕士论文
[1]AZ91D镁合金表面等离子喷涂Ni/WC涂层的激光重熔研究[D]. 徐家乐.江苏科技大学 2015
[2]AZ91D镁合金表面火焰喷涂Ni/Al涂层的研究[D]. 陈愚.湘潭大学 2009
[3]镁合金化学镀镍影响因素及机理研究[D]. 丁培培.浙江大学 2008
本文编号：3419496
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