基于等离子喷涂的叶轮材料FV520B再制造修复技术研究

发布时间：2017-07-15 18:08

  本文关键词：基于等离子喷涂的叶轮材料FV520B再制造修复技术研究

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【摘要】：修复加工是再制造环节中最为关键的一步,再制造修复加工针对失效的零件,根据新品的要求,采用先进的工艺技术将其恢复到或超过新品的技术质量标准。热喷涂技术是零部件再制造的重要技术手段,与其他表面处理技术相比,热喷涂技术实现了真正意义上的叠加效果,是再制造的核心技术手段之一。论文以压缩机叶轮转子材料FV520B为研究对象,考虑到基体本身的材料性能和与修复层的结合性,选用NiCrBSi-Mo粉末作为制备修复层的主要材料,制备再制造修复层,完成修复件的性能还原和尺寸恢复,并赋予修复层优于基体本身材料的耐蚀性和耐磨性,具有重大研究价值。本文结合热喷涂过程中粒子沉积的基本原理,对喷涂过程中的工艺参数进行了优化分析,并探索了基体预处理工艺对涂层结合性能的影响,开展的工作如下：(1)试验观测了涂层表面的微观形貌,分析了单一熔滴与多熔滴的动力学和热力学过程,为喷涂过程中参数选择提供理论依据。当粒子到达基体表面后,粒子主要通过平坦式展开和溅射式展开的方式在表面沉积,熔滴沉积的过程主要由粒子变形和粒子与基体的热交换两部分组成。而熔滴到达基体表面的温度是决定其热力学过程的核心参数,粒子到达基体表面的温度与粒子在熔池区的熔化程度和喷涂靶距密切相关,通过控制喷涂功率和送粉速率可以直接改变熔滴温度,实现熔滴在基体表面传热过程的间接控制。(2)针对喷涂过程中试验因素相互作用尚未明晰,开展了喷涂过程中喷涂功率、送粉电压、喷涂靶距的交互作用研究,为工艺参数的选取提供了技术支持。文章分别使用正交试验和响应面试验的方法设计了试验方案。使用响应面试验的方法,以涂层厚度和涂层孔隙率为响应值,使用方差法分析了各工艺参数对涂层厚度和孔隙率的影响,研究了工艺参数的交互作用对涂层厚度和孔隙率的影响规律。利用极差法分析了获得的硬度结果,获得了不同工艺参数条件下涂层硬度的演变规律。(3)针对当前热喷涂涂层结合强度较低的问题,开展了基体预处理方法对涂层结合强度的研究,为涂层结合强度的提高提供可行路径。利用胶结拉伸试验法测试了涂层的结合强度,对比分析了喷砂粗化、机械粗化和激光处理等粗化手段对于涂层强度的影响规律,观察了三种粗化方式获取的涂层的微观形貌。发现采用激光处理获得的涂层与基体间结合较紧密,涂层结合强度高。采用单因素试验的方式研究了基体预热温度对于涂层结合强度的影响,获得了关于基体温度的最佳区间。
【关键词】：NiCrBSi-Mo涂层 工艺优化 交互作用 表面预处理 结合强度
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-13
• 第1章 绪论13-21
• 1.1 研究背景和意义13-17
• 1.1.1 再制造发展现状及意义13-15
• 1.1.2 热喷涂的技术特点15-16
• 1.1.3 研究对象16-17
• 1.2 国内外研究综述17-19
• 1.3 主要研究内容19-21
• 1.3.1 课题来源19
• 1.3.2 课题提出19
• 1.3.3 主要研究内容19-21
• 第2章 热喷涂涂层沉积过程分析21-29
• 2.1 熔滴变形分析21-26
• 2.1.1 单一熔滴的展开21-24
• 2.1.2 多熔滴的堆叠沉积24-26
• 2.2 基体表面形貌对熔滴沉积的影响26-27
• 2.3 本章小结27-29
• 第3章 等离子喷涂NiCrBSi-Mo工艺参数优化研究29-51
• 3.1 试验条件29-35
• 3.1.1 试验设备29-32
• 3.1.2 基体与粉末32-33
• 3.1.3 路径规划33-35
• 3.2 试验方法与设计35-38
• 3.2.1 涂层检测方法35-36
• 3.2.2 试验方案36-38
• 3.3 工艺参数优化38-46
• 3.3.1 涂层硬度优化38-40
• 3.3.2 涂层厚度优化40-43
• 3.3.3 涂层孔隙率优化43-46
• 3.4 多因素交互作用分析46-50
• 3.4.1 基于厚度的交互作用分析46-48
• 3.4.2 基于孔隙率的交互作用分析48-50
• 3.5 本章小结50-51
• 第4章 基体预处理工艺对涂层结合强度的影响分析51-63
• 4.1 试验条件与方法51-54
• 4.1.1 抗拉结合强度的测定51-53
• 4.1.2 喷涂试验工艺参数53-54
• 4.2 基体表面粗化对涂层结合强度的影响规律54-60
• 4.2.1 喷砂粗化54-56
• 4.2.2 机械粗化56-57
• 4.2.3 激光粗化57-59
• 4.2.4 粗化工艺的对比分析59-60
• 4.3 基体预热温度对涂层结合强度的影响规律60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第5章 结论与展望63-65
• 5.1 结论63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读学位期间发表的学术论文、参与科研项目情况69-71
• 致谢71-72
• 学位论文评阅及答辩情况表72

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本文编号：545079