基于轴类部件磨损修复的冷喷涂涂层制备及性能研究

发布时间：2017-10-22 04:14

  本文关键词：基于轴类部件磨损修复的冷喷涂涂层制备及性能研究

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【摘要】：轴类部件的磨损会降低机械设备的性能发生安全隐患,针对轴类部件磨损的修复就显得尤为重要。由于轴类部件的磨损通常发生在表层,可通过表面工程技术使表面形成耐磨性能优良的涂层,以延长部件寿命。目前存在多种表面技术可实现磨损轴表面的修复与强化,针对不同工件的要求可采用合适的技术与工艺进行修复处理。冷喷涂工艺具有工作温度低、涂层致密、对基体的热影响小、设备简单等优点,可以作为一种先进的技术手段实现磨损轴的修复,本文研究了利用冷喷涂工艺制备针对磨损轴类部件修复的涂层,并对涂层有关性能进行了检测。本文选取316L不锈钢粉末和Ni Cr合金粉末为喷涂材料,通过冷喷涂工艺制定了合理的冷喷涂工艺方案,制得冷喷涂316L不锈钢涂层和冷喷涂Ni Cr合金涂层。通过金相显微组织观察和显微硬度测试研究涂层的组织性能。结果表明:两种冷喷涂涂层的表面、涂层和基体的结合面都未发现明显的缺陷,且孔隙度都很低,316L不锈钢涂层的表面孔隙度为0.4%,厚度大约为252μm,Ni Cr合金涂层的表面孔隙度为0.8%,厚度大约为197μm,可达到实际工况中修复磨损轴类部件的要求。两种冷喷涂涂层表面的显微硬度值都明显高于45号钢基体表面,提高了基体硬度,进而增强了基体耐磨性。对两种冷喷涂涂层和45号钢基体分别进行干摩擦和有润滑摩擦磨损试验,观察磨损后表面形貌。结果表明:在干摩擦条件下,冷喷涂316L不锈钢涂层的总失重量只比45号钢基体略小,冷喷涂Ni Cr合金涂层的总失重远小于45号钢基体。45号钢基体表现出磨粒磨损、粘着磨损和氧化磨损特征,两种冷喷涂都表现出了磨粒磨损和粘着磨损特征。在有润滑条件下,冷喷涂316L不锈钢涂层的总失重量较45号钢基体更大,冷喷涂Ni Cr合金涂层的总失重量远小于45号钢基体。45号钢基体表现出磨粒磨损和粘着磨损特征,冷喷涂316L不锈钢涂层表现出磨粒磨损、粘着磨损和疲劳磨损特征,冷喷涂Ni Cr合金涂层表现出磨粒磨损为主,粘着磨损为辅的磨损特征。冷喷涂Ni Cr合金涂层能够大幅度地提高修复后基体的耐磨性,而冷喷涂316L不锈钢合金涂层无法满足修复要求。
【关键词】：冷喷涂 耐磨性 轴 磨损修复
【学位授予单位】：集美大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 冷喷涂技术的研究现状10-11
• 1.2.1 冷喷涂技术的概念及特点10
• 1.2.2 冷喷涂技术的国内外发展概况10-11
• 1.3 磨损研究的理论基础11-16
• 1.3.1 磨损的定义及分类11-14
• 1.3.2 轴类部件的工作状况与磨损情况14-16
• 1.4 研究目的和主要内容16-18
• 第2章 冷喷涂涂层的制备及实验方法18-26
• 2.1 冷喷涂技术的原理18-20
• 2.1.1 冷喷涂系统的组成18
• 2.1.2 冷喷涂涂层沉积过程及主要影响因素18-20
• 2.2 实验材料20-21
• 2.2.1 基体材料20
• 2.2.2 喷涂材料20-21
• 2.3 冷喷涂涂层的制备工艺21-23
• 2.4 涂层性能检测23-25
• 2.4.1 涂层显微组织分析23
• 2.4.2 显微硬度测试23
• 2.4.3 摩擦学性能测试23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 冷喷涂涂层特性的表征26-34
• 3.1 冷喷涂涂层的宏观形貌26-27
• 3.2 冷喷涂涂层的微观形貌27-29
• 3.3 冷喷涂涂层的孔隙率和厚度29-31
• 3.4 冷喷涂涂层的显微硬度31-32
• 3.5 本章小结32-34
• 第4章 冷喷涂涂层的摩擦学性能研究34-47
• 4.1 干摩擦条件下冷喷涂涂层的摩擦学性能34-41
• 4.1.1 干摩擦条件下涂层的摩擦行为34-39
• 4.1.2 干摩擦条件下涂层磨痕形貌分析39-41
• 4.2 润滑条件下冷喷涂涂层的摩擦学性能41-46
• 4.2.1 润滑条件下涂层的摩擦行为41-45
• 4.2.2 润滑条件下涂层磨痕形貌分析45-46
• 4.3 本章小结46-47
• 第5章 总结和展望47-49
• 5.1 结论47-48
• 5.2 展望48-49
• 致谢49-50
• 参考文献50-52

【参考文献】

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1 梁秀兵;陈永雄;白金元;刘燕;徐滨士;;自动化高速电弧喷涂技术再制造发动机曲轴[J];中国表面工程;2010年02期

2 熊天英,吴杰,金花子,李鸣,吴敏杰,刘星,李铁藩;一种新喷涂技术—冷气动力喷涂[J];腐蚀科学与防护技术;2001年05期

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本文编号：1076696