Al 2 O 3 -Y 2 O 3 体系非晶/共晶耐磨复合涂层制备及结构与性能研究

发布时间：2023-03-03 17:17

　　高承载条件(即高的PV值=接触压强P′摩擦速率V,通常指PV≥15 MPa×m×s^-1)下材料的摩擦磨损(常伴随高温富氧和宽温域热冲击)是决定航空航天发动机、飞行器和高端泵阀等机械系统服役可靠性和寿命的关键因素之一。该苛刻磨损工况下,涂层的导热性能是关键因素,为此,在氧化物陶瓷(Al₂O₃、Cr₂O₃、ZrO₂、TiO₂)中,常考虑选用导热较优的Al₂O₃。然而,以往研究中难以兼顾导热和力学性能,课题组前期在Al₂O₃中添加Cr₂O₃,通过异质形核与部分固溶效应,提高了涂层a-Al₂O₃相含量、力学及导热性能,改善了涂层的耐磨性能。粉料纳米化可促进固溶效应有望进一步提高涂层性能,但纳米结构的引入使涂层较难保证高导热性及结构稳定性。若能设法提高涂层中a-Al

【文章页数】：132 页

【学位级别】：博士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
        1.1.1 表面工程技术
        1.1.2 热喷涂技术概述
    1.2 耐磨材料的选择
        1.2.1 耐磨材料的选取范围
        1.2.2 常用的耐磨陶瓷涂层材料
    1.3 氧化铝基耐磨涂层
        1.3.1 氧化铝的基本性质
        1.3.2 等离子体喷涂制备的氧化铝涂层
        1.3.3 氧化铝基涂层的优化途径
    1.4 氧化铝基共晶陶瓷
        1.4.1 氧化铝基共晶陶瓷成分
        1.4.2 共晶陶瓷的微结构特征及组织稳定性
        1.4.3 共晶陶瓷的主要制备方法
    1.5 研究思路与主要内容
第二章 试样制备与测试表征
    2.1 引言
    2.2 实验原料
    2.3 粉末造粒
    2.4 喷涂设备
    2.5 热处理设备
    2.6 粉体及涂层性能表征
        2.6.1 物相分析
        2.6.2 形貌与结构分析
        2.6.3 力学性能分析
        2.6.4 导热性能分析
        2.6.5 涂层差热晶化动力学分析
        2.6.6 涂层耐磨性能
第三章 等离子体喷涂制备Al₂O₃-Y₂O₃复合涂层
    3.1 引言
    3.2 纳米团聚造粒粉体的制备
        3.2.1 原始粉料表征
        3.2.2 喷雾造粒
        3.2.3 造粒粉的热处理
    3.3 Al₂O₃-YAG涂层的制备
        3.3.1 涂层的相组成
        3.3.2 涂层的微结构
    3.4 Al₂O₃-YAG涂层非晶相的形成机理
    3.5 Al₂O₃-Y₂O₃微米粉体涂层
        3.5.1 微米级喷涂粉体及涂层制备
        3.5.2 涂层的物相
        3.5.3 涂层的微结构
    3.6 本章小结
第四章 Al₂O₃-YAG非晶涂层的晶化及性能演化
    4.1 引言
    4.2 Al₂O₃-YAG涂层的非等温晶化动力学
        4.2.1 实验过程
        4.2.2 结果与讨论
    4.3 Al₂O₃-YAG涂层的高温微结构稳定性
    4.4 Al₂O₃-YAG涂层的热物理性能
    4.5 Al₂O₃-YAG涂层的力学性能
        4.5.1 Al₂O₃-YAG涂层的断裂韧性
        4.5.2 Al₂O₃-YAG涂层的硬度
    4.6 本章小结
第五章 涂层的耐磨性能及其失效机理
    5.1 引言
    5.2 涂层的耐磨性能
    5.3 涂层的磨损失效机理
        5.3.1 Al₂O₃-YAG涂层的磨损失效机理
        5.3.2 Al₂O₃涂层的磨损失效机理
        5.3.3 Al₂O₃-Cr₂O₃涂层的磨损失效机理
        5.3.4 Al₂O₃-Y₂O₃涂层的磨损失效机理
    5.4 本章小结
第六章 全文总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 展望
参考文献
附录
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果



本文编号：3752784