镍包石墨自润滑激光熔覆层摩擦磨损性能研究
发布时间：2021-01-18 00:46
钛合金具有密度低、强度高、焊接性能好,抗蚀性优良等诸多优势,在航空航天、船舶汽车、纺织农牧等工业领域均得到应用与发展。激光熔覆是钛合金表面改性的常见技术方法之一。在涂层材料体系中加入适量的固体润滑材料可以赋予涂层自润滑特性,在摩擦磨损过程中表现出优良的减摩性。本文通过同轴送粉激光熔覆技术,以Ni60、TC4和镍包石墨（以下记作Ni-graphite）作为熔覆材料,在TC4钛合金基材表面制备了镍包石墨自润滑耐磨涂层,探究了镍包石墨添加量对激光熔覆层成形质量、物相组成、减摩和耐磨性能的影响,优化了激光熔覆材料配比。为钛合金表面减摩耐磨性能的提升提供了实验和理论依据。本文主要研究工作有:（1）研究了Ni-graphite添加量对激光熔覆层成形质量和组织分布均匀性的影响。熔覆材料中最优的Ni-graphite添加量为35wt.%,此时熔覆层的裂纹数量最少,涂层中的石墨含量较多且分布较为均匀。这是由于Ni-graphite添加量过少容易使石墨全部分解,而添加量过多将导致石墨在涂层中发生团聚偏析,残余应力增大。（2）探索了Ni-graphite添加量对激光熔覆层物相成分和性能的影响。涂层中的物相有...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
中国民航大学硕士学位论文9第二章试验方案与研究方法2.1试验材料2.1.1基体材料本试验选用α+β型钛合金Ti-6Al-4V（TC4）作为基材，其主要成分见表2-1。利用电火花线切割方式将TC4板材制成尺寸为60mm×40mm×10mm的等大试样，选取60mm×40mm表面进行喷砂处理以除去表面污物及氧化层，并在试样背面刻写编号用以区分。试样经无水乙醇清洗后，置于真空箱中干燥待用。图2-1TC4合金基材表2-1TC4的主要成分（wt.%）AlVFeCNHOTi5.50~6.753.50~4.50≤0.30≤0.08≤0.05≤0.015≤0.02Bal.2.1.2熔覆材料本试验选用TC4合金粉末、Ni60自熔性合金粉末和Ni-graphite粉末作为涂层材料，粉末的主要成分和粒度见表2-2。将TC4、Ni60和Ni-graphite粉末按照表2-3所示的设计比例机械混合8小时，真空下烘干12小时，标号后置于干燥箱中待用。
中国民航大学硕士学位论文10表2-2熔覆粉末的化学成分和粒度粉末材料化学成分（质量分数，%）粒度（μm）TC46.36Al,4.06V,0.05Fe,0.077O,Bal.Ti40~100Ni6016Cr,3.5B,4.5Si,0.8C,≤15Fe,Bal.Ni50~110Ni-graphite25C(graphite),75Ni40~110表2-3熔覆材料配比（质量分数，%）No.Ni-graphiteTC4Ni60125304523530353453025Ni60、TC4和Ni-graphite粉末的显微形貌分别如图2-2(a)、(b)和(c)所示。图2-2熔覆粉末的形貌(a)TC4，(b)Ni60，(c)Ni-graphiteNi60自熔性合金粉末通常兼备良好的韧性、抗蚀性、耐磨性和较高的硬度，能够有效改善基材的多方面性能。同时，熔化后的Ni60粉末具有良好的流动性，对钛合金基材的润湿能力强，易于形成表面平整、并与基材呈冶金结合的激光熔覆层。吴少华等[43]
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光内送粉高速熔覆Cr50Ni合金稀释率及单道形貌分析[J]. 王暑光,石拓,傅戈雁,万乐. 表面技术. 2020(07)
[2]功率对激光熔覆Al-TiC-CeO2复合涂层组织与性能的影响[J]. 贺星,孔德军,宋仁国. 稀有金属材料与工程. 2019(11)
[3]Ni60/h-BN含量对激光熔覆钛基复合涂层组织及性能的影响[J]. 谭金花,孙荣禄,牛伟,刘亚楠,郝文俊. 表面技术. 2019(10)
[4]激光熔覆涂层摩擦磨损性能的研究进展[J]. 王志明,郭建永,王卓,李庆达,胡军,沙龙. 材料保护. 2019(10)
[5]基于NSGA-Ⅱ算法的同轴送粉激光熔覆工艺多目标优化[J]. 赵凯,梁旭东,王炜,杨萍,郝云波,朱忠良. 中国激光. 2020(01)
[6]Y2O3对钛基激光熔覆层组织及性能的影响[J]. 张天刚,庄怀风,姚波,张倩,杨凡. 复合材料学报. 2020(06)
[7]激光熔覆复相自润滑涂层的性能研究[J]. 赵华洋,付宇明,郑丽娟,杨晓良. 热加工工艺. 2019(18)
[8]添加WS2/MoS2固体润滑剂的自润滑复合涂层研究进展[J]. 王晋枝,姜淑文,朱小鹏. 材料导报. 2019(17)
[9]扫描速度对激光熔覆Ni35微观组织与力学特性的影响[J]. 江国业,徐平,李敏,庞铭,王岩. 热加工工艺. 2019(16)
[10]激光功率对Ti合金表面制备Ni包B4C熔覆涂层组织性能的影响[J]. 胡春亮,孙荣禄,牛伟,林熙. 兵器材料科学与工程. 2019(05)
硕士论文
[1]添加石墨的WC-Co硬质合金耐磨涂层制备与研究[D]. 于福洋.沈阳工业大学 2019
[2]NiCrW基自润滑复合材料的制备及摩擦学性能研究[D]. 开绍森.江苏大学 2019
[3]Ti811表面钛基稀土激光熔覆层微观组织及摩擦磨损性能研究[D]. 安通达.中国民航大学 2019
[4]Ni3Al基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学行为研究[D]. 范祥娟.兰州理工大学 2019
[5]镍基高温自润滑复合材料制备及其摩擦学性能的研究[D]. 曹雪.兰州理工大学 2019
[6]Ti811表面激光熔覆涂层组织和性能的研究[D]. 刘亚楠.天津工业大学 2019
[7]激光熔覆制备铁基复相自润滑涂层[D]. 杨晓良.燕山大学 2018
[8]预置法激光熔覆制备石墨/Cu复合材料[D]. 吴浩.华东交通大学 2017
[9]激光熔覆制备Ni60M/CaF2/MoS2高温自润滑耐磨涂层工艺研究[D]. 张津超.温州大学 2017
[10]TC4合金激光熔覆耐磨自润滑涂层的组织与性能研究[D]. 周丹丹.天津工业大学 2017
本文编号：2983926
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
技术路线图
中国民航大学硕士学位论文9第二章试验方案与研究方法2.1试验材料2.1.1基体材料本试验选用α+β型钛合金Ti-6Al-4V（TC4）作为基材，其主要成分见表2-1。利用电火花线切割方式将TC4板材制成尺寸为60mm×40mm×10mm的等大试样，选取60mm×40mm表面进行喷砂处理以除去表面污物及氧化层，并在试样背面刻写编号用以区分。试样经无水乙醇清洗后，置于真空箱中干燥待用。图2-1TC4合金基材表2-1TC4的主要成分（wt.%）AlVFeCNHOTi5.50~6.753.50~4.50≤0.30≤0.08≤0.05≤0.015≤0.02Bal.2.1.2熔覆材料本试验选用TC4合金粉末、Ni60自熔性合金粉末和Ni-graphite粉末作为涂层材料，粉末的主要成分和粒度见表2-2。将TC4、Ni60和Ni-graphite粉末按照表2-3所示的设计比例机械混合8小时，真空下烘干12小时，标号后置于干燥箱中待用。
中国民航大学硕士学位论文10表2-2熔覆粉末的化学成分和粒度粉末材料化学成分（质量分数，%）粒度（μm）TC46.36Al,4.06V,0.05Fe,0.077O,Bal.Ti40~100Ni6016Cr,3.5B,4.5Si,0.8C,≤15Fe,Bal.Ni50~110Ni-graphite25C(graphite),75Ni40~110表2-3熔覆材料配比（质量分数，%）No.Ni-graphiteTC4Ni60125304523530353453025Ni60、TC4和Ni-graphite粉末的显微形貌分别如图2-2(a)、(b)和(c)所示。图2-2熔覆粉末的形貌(a)TC4，(b)Ni60，(c)Ni-graphiteNi60自熔性合金粉末通常兼备良好的韧性、抗蚀性、耐磨性和较高的硬度，能够有效改善基材的多方面性能。同时，熔化后的Ni60粉末具有良好的流动性，对钛合金基材的润湿能力强，易于形成表面平整、并与基材呈冶金结合的激光熔覆层。吴少华等[43]
【参考文献】：
期刊论文
[1]激光内送粉高速熔覆Cr50Ni合金稀释率及单道形貌分析[J]. 王暑光,石拓,傅戈雁,万乐. 表面技术. 2020(07)
[2]功率对激光熔覆Al-TiC-CeO2复合涂层组织与性能的影响[J]. 贺星,孔德军,宋仁国. 稀有金属材料与工程. 2019(11)
[3]Ni60/h-BN含量对激光熔覆钛基复合涂层组织及性能的影响[J]. 谭金花,孙荣禄,牛伟,刘亚楠,郝文俊. 表面技术. 2019(10)
[4]激光熔覆涂层摩擦磨损性能的研究进展[J]. 王志明,郭建永,王卓,李庆达,胡军,沙龙. 材料保护. 2019(10)
[5]基于NSGA-Ⅱ算法的同轴送粉激光熔覆工艺多目标优化[J]. 赵凯,梁旭东,王炜,杨萍,郝云波,朱忠良. 中国激光. 2020(01)
[6]Y2O3对钛基激光熔覆层组织及性能的影响[J]. 张天刚,庄怀风,姚波,张倩,杨凡. 复合材料学报. 2020(06)
[7]激光熔覆复相自润滑涂层的性能研究[J]. 赵华洋,付宇明,郑丽娟,杨晓良. 热加工工艺. 2019(18)
[8]添加WS2/MoS2固体润滑剂的自润滑复合涂层研究进展[J]. 王晋枝,姜淑文,朱小鹏. 材料导报. 2019(17)
[9]扫描速度对激光熔覆Ni35微观组织与力学特性的影响[J]. 江国业,徐平,李敏,庞铭,王岩. 热加工工艺. 2019(16)
[10]激光功率对Ti合金表面制备Ni包B4C熔覆涂层组织性能的影响[J]. 胡春亮,孙荣禄,牛伟,林熙. 兵器材料科学与工程. 2019(05)
硕士论文
[1]添加石墨的WC-Co硬质合金耐磨涂层制备与研究[D]. 于福洋.沈阳工业大学 2019
[2]NiCrW基自润滑复合材料的制备及摩擦学性能研究[D]. 开绍森.江苏大学 2019
[3]Ti811表面钛基稀土激光熔覆层微观组织及摩擦磨损性能研究[D]. 安通达.中国民航大学 2019
[4]Ni3Al基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学行为研究[D]. 范祥娟.兰州理工大学 2019
[5]镍基高温自润滑复合材料制备及其摩擦学性能的研究[D]. 曹雪.兰州理工大学 2019
[6]Ti811表面激光熔覆涂层组织和性能的研究[D]. 刘亚楠.天津工业大学 2019
[7]激光熔覆制备铁基复相自润滑涂层[D]. 杨晓良.燕山大学 2018
[8]预置法激光熔覆制备石墨/Cu复合材料[D]. 吴浩.华东交通大学 2017
[9]激光熔覆制备Ni60M/CaF2/MoS2高温自润滑耐磨涂层工艺研究[D]. 张津超.温州大学 2017
[10]TC4合金激光熔覆耐磨自润滑涂层的组织与性能研究[D]. 周丹丹.天津工业大学 2017
本文编号：2983926
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