等离子喷涂热障涂层/钨涂层的电子束重熔改性研究

发布时间：2023-11-25 03:06

　　等离子喷涂因具有沉积速度快、生产效率高、适用范围广等优势成为目前国内外最常用的表面涂层制备方法。但是等离子喷涂涂层也存在明显缺点,最主要的问题是涂层的组织不均匀,孔隙率较高,存在大量孔隙和裂纹,严重影响涂层性能,大大缩短涂层使用寿命。电子束表面重熔改性技术具有能量吸收利用率高,生产装置简单可靠,过程无污染等特点,可以有效减少涂层孔隙率,从而提高涂层性能,尤其对于高熔点涂层材料,大功率的电子束装置更是具备独特优势。本文选取热障涂层材料与金属材料中的较为有代表性的高熔点材料涂层:氧化锆涂层与钨涂层分别进行电子束重熔改性研究。氧化锆涂层广泛应用于航天发动机内热端部件的热障涂层,钨涂层具主要应用于核聚变装置中面向等离子体材料,它们都由于自身的孔隙率较高而存在涂层抗热震性能,耐蚀性能较差,使用寿命较短等问题。通过电子束的重熔改性可以有效的解决以上问题,提高涂层的综合性能。本文首先使用Comsol Multiphysics模拟软件分别对氧化锆涂层及钨涂层进行热负荷温度场模拟计算,研究外界热源的不同功率和不同作用时间对涂层温度场的影响,为电子束重熔实验研究提供理论基础。实验采用等离子喷涂分别制备了氧...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 研究目的与意义
        1.1.2 国内外当前研究水平和现状
    1.2 研究内容及方法
        1.2.1 氧化锆涂层的电子束重熔改性
        1.2.2 钨涂层的电子束重熔改性
第2章 研究装置及技术路线
    2.1 等离子体喷涂
        2.1.1 等离子喷涂设备简介
        2.1.2 等离子喷涂工作原理
    2.2 扫描电子束重熔改性
        2.2.1 扫描电子束装置简介
        2.2.2 扫描电子束工作原理
        2.2.3 扫描电子束与材料的相互作用
    2.3 涂层主要性能表征
        2.3.1 微观形貌表征
        2.3.2 XRD分析
        2.3.3 显微硬度检测
        2.3.4 孔隙率检测
        2.3.5 表面粗糙度检测试
    2.4 Comsol温度场模拟计算
        2.4.1 Comsol耦合法温度场模拟原理
        2.4.2 模型的建立
第3章 氧化锆涂层的电子束重熔改性
    3.1 涂层热负荷温度场模拟
        3.1.1 模型参数
        3.1.2 不同重熔功率对温度场及重熔深度的影响
        3.1.3 作用时间对温度场及重熔深度的影响
    3.2 氧化锆涂层的电子束重熔实验
        3.2.1 涂层的制备
        3.2.2 重熔参数与结果
    3.3 重熔后涂层的性能分析
        3.3.1 重熔后涂层XRD测试
        3.3.2 重熔后涂层表面形貌分析
        3.3.3 重熔后涂层孔隙率分析
        3.3.4 重熔后涂层显微硬度测试
        3.3.5 重熔后涂层粗糙度测试
        3.3.6 重熔后涂层耐磨性测试
        3.3.7 重熔后涂层抗热震性测试
    3.4 结论
第4章 钨涂层的电子束重熔改性
    4.1 钨涂层热负荷温度场模拟
        4.1.1 模型参数
        4.1.2 不同重熔功率对温度场及重熔深度的影响
        4.1.3 作用时间对温度场及重熔深度的影响
    4.2 钨涂层的电子束重熔实验
        4.2.1 涂层的制备
        4.2.2 重熔参数与结果
    4.3 重熔后钨涂层的性能分析
        4.3.1 重熔后涂层XRD分析
        4.3.2 重熔后涂层表面形貌分析
        4.3.3 重熔后涂层孔隙率分析
        4.3.4 重熔后涂层显微硬度分析
    4.4 结论
第5章 全文总结与展望
    5.1 全文总结
    5.2 创新之处
    5.3 工作展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的研究成果



本文编号：3867148