等离子喷涂涂层的工艺、组织与性能研究

发布时间：2017-07-06 02:19

  本文关键词：等离子喷涂涂层的工艺、组织与性能研究

  更多相关文章： 等离子喷涂 工艺参数 孔隙率 结合强度 组织结构 耐磨损 热应力

【摘要】：等离子喷涂是一项重要的表面处理技术，涂层可以对材料表面进行强化和修复。同时，还可以赋予材料表面特殊的性能，因此等离子喷涂技术得到广泛的应用。 本文研究了等离子喷涂在45钢基体上制备Ni60A合金、WC-17％Co硬质合金和Al_2O_3+13％TiO_2陶瓷涂层的工艺，并对喷涂涂层的孔隙率、显微硬度、结合强度进行了测量。利用X射线衍射和扫描电镜分析了涂层的微观结构和形貌，，比较了几种涂层与Cr12MoV钢的耐磨损性能。同时，利用Ansys软件对涂层的热应力进行了数值计算，并与梯度涂层进行比较，为今后涂层的设计和制备提供了理论依据。 通过试验的分析和研究，结果表明： 喷涂层为典型的层状结构，与基体的结合主要为机械结合。Ni60A涂层的孔隙率最小，结合强度最高，而WC-Co的显微硬度最高。喷涂颗粒在形成涂层时发生了较为复杂的相结构转变，这对涂层性能有着重要的影响。 油润滑磨损条件下，涂层的耐磨性都高于Cr12MoV，其中WC-Co涂层的耐磨性最好。Ni60A为以微切削为特征的磨粒磨损为主，并伴随疲劳剥落。AT13涂层和WC-Co涂层主要磨损机制为轻微的磨粒磨损和粘着转移磨损。固定磨粒磨损时，AT13和WC-Co涂层磨损性能好于Cr12MoV钢，而Ni60A涂层比Cr12MoV钢稍差。Cr12MoV钢和Ni60A涂层为犁切式的磨粒磨损，AT13和WC—Co涂层是以涂层微区剥离和脱落为特征的磨粒磨损。 涂层的应力在结合面附近发生突变，WC—Co和Ni60A涂层的最大应力出现在涂层与基体的分界面附近，AT13涂层的最大应力出现在陶瓷层与底层的分界面处。AT13和WC-Co涂层中主要存在着轴向拉应力，Ni60A涂层中主要存在较小的轴向压应力。梯度涂层在一定程度上可降低残余热应力对涂层的破坏。
【关键词】：等离子喷涂 工艺参数 孔隙率 结合强度 组织结构 耐磨损 热应力
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2004
【分类号】：TG174
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-6
• 第一章 综述6-16
• 1.1 热喷涂技术6-7
• 1.1.1 热喷涂技术的原理6
• 1.1.2 热喷涂技术的发展及其特点6-7
• 1.2 等离子喷涂技术7-11
• 1.2.1 等离子喷涂的原理及特点7-8
• 1.2.2 影响等离子涂层质量的主要工艺参数8-9
• 1.2.3 等离子喷涂涂层性能检测及研究9-11
• 1.3 等离子喷涂涂层的应用及发展11-14
• 1.3.1 等离子喷涂涂层的应用11-13
• 1.3.2 等离子喷涂的发展及其前景13-14
• 1.4 热喷涂涂层的残余应力14-15
• 1.5 课题的研究目标与意义15-16
• 第二章 试验材料及方法16-22
• 2.1 喷涂设备及材料16-18
• 2.1.1 喷涂设备16-17
• 2.1.2 试验用喷涂粉末17-18
• 2.2 涂层试样的制备及组织观察18
• 2.3 涂层性能的测定18-19
• 2.3.1 涂层硬度的测定18
• 2.3.2 涂层结合强度的测定18-19
• 2.3.3 涂层孔隙率的测定19
• 2.4 涂层物相、形貌分析19-20
• 2.5 磨损试验方法20-22
• 2.5.1 滑动磨损试验20-21
• 2.5.2 固定磨粒磨损试验21-22
• 第三章 涂层的物理性能及工艺参数22-28
• 3.1 涂层的孔隙率22-23
• 3.2 涂层的结合强度23-24
• 3.3 涂层的显微硬度24
• 3.4 喷涂工艺参数的确定24-27
• 3.5 本章小结27-28
• 第四章 涂层的微观组织和结构28-38
• 4.1 前言28
• 4.2 Al_2O_3+13％TiO_2涂层的微观组织与结构28-32
• 4.3 WC-Co涂层的微观组织与结构32-34
• 4.4 Ni60A涂层的微观组织与结构34-36
• 4.5 本章小结36-38
• 第五章 涂层的磨损性能研究38-47
• 5.1 前言38
• 5.2 涂层在油润滑下的摩擦和磨损38-42
• 5.2.1 油润滑下涂层的磨损结果分析38-40
• 5.2.2 磨损形貌的SEM观察分析及磨损机理讨论40-42
• 5.3 涂层的固定磨粒磨损试验分析42-45
• 5.4 硬度与磨损性能的关系的探讨45-46
• 5.5 本章小结46-47
• 第六章 喷涂层的热应力分析47-60
• 6.1 前言47
• 6.2 热应力的有限元理论和公式47-48
• 6.3 涂层热应力产生及分析条件的设定48-49
• 6.4 涂层热应力的有限元分析49-59
• 6.4.1 热应力分析结果及讨论51-59
• 6.5 本章小结59-60
• 结论60-61
• 参考文献61-64
• 攻读硕士期间发表的论文64-65
• 致谢65

【引证文献】

中国期刊全文数据库 前1条

1 吴华;宫文彪;;氧化铝陶瓷涂层在火电站干除灰系统中的应用研究[J];热处理技术与装备;2007年04期

中国硕士学位论文全文数据库 前8条

1 刘雪飘;结晶器铬锆铜板表面等离子喷涂镍铬—碳化铬涂层的研究[D];江苏科技大学;2011年

2 丛霄;等离子喷涂氧化铝陶瓷涂层介电性能研究[D];大连海事大学;2012年

3 聂颖;基于时频分析的超声信号处理方法的研究[D];大连理工大学;2006年

4 蒋鑫;Al_2O_3陶瓷等离子喷涂及激光重熔涂层性能的研究[D];吉林大学;2007年

5 陈雪菊;等离子喷涂Cr_2O_3-8TiO_2涂层的摩擦磨损性能研究[D];河海大学;2007年

6 马静波;磨床主轴颈陶瓷涂层摩擦磨损机理研究[D];江南大学;2007年

7 尤群;HVOF与APS喷涂WC-12Co涂层组织与性能研究[D];吉林大学;2012年

8 岳佳

本文编号：524444