激光作用下纳米YSZ@Ni核壳粒子的熔凝行为研究

发布时间：2017-10-13 11:31

  本文关键词：激光作用下纳米YSZ@Ni核壳粒子的熔凝行为研究

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【摘要】：纳米YSZ涂层因其优异的综合性能而成为颇具应用前景的高温涂层材料。针对纳米YSZ颗粒的团聚、飞溅等问题,本文用YSZ@Ni纳米核壳粒子进行改善。研究了YSZ@Ni纳米核壳粒子的制备工艺;讨论了熔覆材料对熔覆层组织和结构的影响,重点分析了纳米YSZ@Ni的熔凝行为;探讨了激光重熔对YSZ@Ni熔凝行为的影响。主要得到以下的结论:用化学镀法制备YSZ@Ni核壳粒子的研究发现,当镀液成分为CNi=0.12mol/L、CYSZ=0.007mol/L、CN2H4=0.43mol/L时,在pH=11-12,60-70℃水浴条件下制备的复合粒子分散良好。TEM结果表明,该复合粒子具有核壳式结构,其中核为直径60-80nm的纳米YSZ,壳层为厚度在10-20nm单质镍。不同粉末的激光熔覆过程发现,纯纳米YSZ在激光作用下飞溅严重,几乎损失殆尽;纳米YSZ/Ni混合粉飞溅、团聚也比较严重,形成的熔覆层为不连续的金属球,组织疏松多孔,很容易脱落;而纳米YSZ@Ni核壳粒子的飞溅、团聚现象较少,熔覆层连续均匀,与基体的结合较好。说明纳米YSZ@Ni核壳粒子的激光加工性能比纯纳米YSZ和YSZ/Ni混合粉都好。纳米YSZ@Ni核壳粒子经单道单层熔覆后,纳米YSZ陶瓷和金属Ni分层,其中Ni扩散进入热影响区,形成Fe、Cr、Ni三元合金过渡层。纳米YSZ在熔覆层形成YSZ/(FeCr2O4)共晶体、YSZ先析出相以及少量的YSZ等轴晶粒。在共晶组织中YSZ相主要呈短棒状,平均直径约200nm,也有少量的片状YSZ,层片间距约400nm。先析出YSZ相呈椭圆形,尺寸约为几个微米。重熔后,在熔覆层形成均匀的层状-短棒状交替出现的纳米YSZ/(Fe Cr2O4)的共晶组织。与单道单层熔覆层相比,三次重熔后YSZ层片平均间距减少到200nm,但八次重熔后层片平均间距又增加到330nm。说明重熔对纳米YSZ/(FeCr2O4)共晶组织的粗细有双重影响,重熔使熔池升温而增加液体过冷度,利于细化共晶组织;但重熔次数过多,晶粒生长速度加快,又导致组织粗化。
【关键词】：纳米YSZ@Ni核壳粒子 熔凝行为 共晶组织 纳米晶 重熔
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG665;TG306;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 引言9
• 1.2 纳米YSZ涂层简介9-11
• 1.2.1 纳米YSZ涂层的应用背景9-10
• 1.2.2 纳米YSZ涂层的性能10-11
• 1.3 激光熔覆技术制备纳米YSZ陶瓷研究进展11-19
• 1.3.1 激光熔覆技术的优点11-12
• 1.3.2 激光熔覆过程中纳米颗粒的团聚及控制途径12-16
• 1.3.2.1 激光熔覆过程中纳米颗粒团聚的原因12-13
• 1.3.2.2 控制纳米颗粒团聚的途径13-16
• 1.3.3 激光熔覆过程中纳米粒子熔凝行为16-19
• 1.4 课题研究的目的、意义和主要研究内容19-21
• 1.4.1 课题研究的目的和意义19-20
• 1.4.2 课题的主要研究内容20-21
• 第2章 纳米YSZ@Ni的制备及表征21-30
• 2.1 引言21
• 2.2 实验材料及方法21-24
• 2.2.1 实验材料21-22
• 2.2.2 实验方法22-23
• 2.2.3 测试与分析23-24
• 2.3 实验结果与分析24-28
• 2.3.1 温度和pH值对反应过程的影响24
• 2.3.2 表面预处理对反应的影响24-26
• 2.3.3 纳米YSZ@Ni核壳粒子的表征26-27
• 2.3.4 纳米YSZ@Ni核壳粒子的形成机理27-28
• 2.4 本章小结28-30
• 第3章 纳米YSZ@Ni核壳粒子的熔凝行为30-42
• 3.1 引言30-31
• 3.2 实验材料及方法31-32
• 3.2.1 熔覆材料和基体31
• 3.2.2 激光熔覆实验31
• 3.2.3 测试与分析31-32
• 3.3 实验结果与讨论32-41
• 3.3.1 熔覆材料对熔覆层组织的影响32-36
• 3.3.1.1 纳米YSZ熔覆层的形貌32-33
• 3.3.1.2 纳米YSZ/Ni和纳米YSZ@Ni核壳粒子熔覆层的形貌33-36
• 3.3.2 纳米YSZ@Ni核壳粒子熔覆层相组成与元素分布36-38
• 3.3.3 纳米YSZ@Ni核壳粒子的熔凝机制38-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 激光重熔对纳米YSZ@Ni核壳粒子熔凝行为的影响42-50
• 4.1 引言42
• 4.2 实验材料与方法42-43
• 4.2.1 重熔材料42-43
• 4.2.2 激光熔覆实验43
• 4.2.3 测试与分析43
• 4.3 实验结果和分析43-49
• 4.3.1 重熔对熔覆层晶粒的影响43-44
• 4.3.2 重熔对纳米YSZ@Ni核壳粒子显微结构的影响44-46
• 4.3.3 熔凝过程的动力学分析46-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 结论50-51
• 参考文献51-57
• 攻读硕士期间发表的论文57-58
• 致谢58-59

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1 余平;激光作用下纳米YSZ@Ni核壳粒子的熔凝行为研究[D];南昌航空大学;2015年

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本文编号：1024634