铝基非晶纳米晶涂层制备和摩擦学性能研究

发布时间：2017-09-20 11:31

  本文关键词：铝基非晶纳米晶涂层制备和摩擦学性能研究

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【摘要】：铝及铝合金以其轻质、高比强度和高比刚度、良好的机械加工以及易于回收利用等优点,成为了21世纪最具发展前景的工程结构材料。然而,铝及铝合金的耐磨损性能差、易于腐蚀等缺点,严重制约其广泛的应用和发展。近年来,随着热喷涂制备非晶纳米晶涂层和粉芯丝材制备技术的不断发展,使得为铝合金提供优质防腐耐磨功能的非晶纳米晶表面防护材料成为可能。本文利用高速电弧喷涂技术的高效、稳定和快速凝固特性,在铝合金表面制备了Al-Ni-Mm和Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶涂层。通过正交优化设计,获得了最佳工艺参数。研究了铝基非晶纳米晶涂层的微观组织结构和常规力学性能,分析了涂层中非晶纳米晶形成机制,探讨了铝基非晶纳米晶涂层的摩擦学性能,为铝基非晶纳米晶涂层在铝合金作为摩擦部件和防护应用提供了科学依据和理论基础。取得的主要研究成果如下：1、通过正交优化试验,获得了最佳喷涂工艺参数：喷涂电流为140A,喷涂电压为34V,喷涂距离为230mm,喷枪移动速度为500mm/s,空气压力为0.5MPa。采用该种工艺,分析了涂层得组织结构。研究表明：两种铝基非晶纳米晶涂层的组织主要由a-A1相、AINi相、Al3La(Ce)相构成。同时发现,Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶涂层内含有微量A113Co4纳米晶相。2、Al-Ni-Mm和Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶涂层的物理性能优良,孔隙率均低于2.5%,涂层的平均硬度要远高于基体的硬度,非晶含量最高可达到约21.50vo1.%。涂层与基体间的结合较好,没有明显的孔隙、裂纹等缺陷。涂层呈现出层状结构,层与层之间堆积紧密。3、研究了铝基非晶纳米晶涂层在干摩擦、海水及润滑脂条件下的摩擦学性能。研究结果表明：铝基非晶纳米晶涂层均能显著提高摩擦学性能和防腐性能。
【关键词】：铝基非晶纳米晶涂层 高速电弧喷涂技术 耐磨损 铝合金
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-22
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义11-14
• 1.2 铝及铝合金的概述14-18
• 1.2.1 铝合金的磨损16-17
• 1.2.2 铝合金的表面防护17-18
• 1.3 国内外研究现状18-20
• 1.3.1 国内研究现状18-19
• 1.3.2 国外研究现状19-20
• 1.4 本文研究内容及选题依据20-22
• 1.4.1 本文研究内容20
• 1.4.2 选题依据20-22
• 第2章 实验材料及研究方法22-26
• 2.1 引言22
• 2.2 实验所用原材料22
• 2.3 铝基非晶纳米晶高速电弧喷涂层的制备22
• 2.4 涂层微观组织结构表征方法22-24
• 2.4.1 XRD物相分析23
• 2.4.2 扫描电镜观察及成分分析23
• 2.4.3 涂层孔隙率测量方法23
• 2.4.4 涂层微观力学性能测量方法23-24
• 2.4.5 涂层非晶含量测量方法24
• 2.5 涂层滑动摩擦磨损性能测试方法24-26
• 2.5.1 干摩擦条件下的滑动摩擦磨损试验24
• 2.5.2 腐蚀介质下的滑动摩擦磨损试验24-25
• 2.5.3 润滑介质下的滑动摩擦磨损试验25-26
• 第3章 高速电弧喷涂工艺参数的优化26-34
• 3.1 引言26
• 3.2 高速电弧喷涂工艺参数的正交优化实验26-33
• 3.2.1 影响涂层质量和性能的因素26-27
• 3.2.2 正交优化工艺参数的设计27-28
• 3.2.3 评价涂层质量的指标28-29
• 3.2.4 正交优化实验结果分析29-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 铝基非晶纳米晶高速电弧喷涂层组织结构与微观力学性能34-49
• 4.1 引言34
• 4.2 铝基非晶纳米晶高速电弧喷涂层组织结构表征34-45
• 4.2.1 Al-Ni-Mm非晶纳米晶涂层组织结构表征34-40
• 4.2.2 Al-Ni-Mm-Co非晶纳米晶涂层组织结构表征40-45
• 4.3 非晶纳米晶形成机理分析45
• 4.4 铝基非晶纳米晶高速电弧喷涂层力学性能45-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 铝基非晶纳米晶涂层耐磨损性能研究49-69
• 5.1 引言49
• 5.2 干摩擦条件下耐磨损性能研究49-55
• 5.2.1 干摩擦条件下的摩擦系数49-50
• 5.2.2 干摩擦条件下的微观形貌和成分分析50-55
• 5.3 腐蚀介质下的耐磨损性能研究55-62
• 5.3.1 不同摩擦环境下的摩擦系数55-57
• 5.3.2 腐蚀介质下的微观形貌57-59
• 5.3.3 腐蚀与磨损交互作用下的失效机制分析59-62
• 5.4 润滑介质下的耐磨损性能研究62-67
• 5.4.1 不同摩擦环境下的摩擦系数62-63
• 5.4.2 润滑介质下的微观形貌63-66
• 5.4.3 润滑与磨损交互作用下的摩擦机理分析66-67
• 5.5 本章小结67-69
• 第6章 结论与展望69-71
• 6.1 结论69-70
• 6.2 主要创新点70
• 6.3 展望70-71
• 参考文献71-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果76-77
• 致谢77

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 杨守杰;戴圣龙;;航空铝合金的发展回顾与展望[J];材料导报;2005年02期

2 史雅琴,辛钢,高阳;热喷涂铁铝合金涂层[J];大连海事大学学报;2003年02期

3 王骏遥;夏延秋;;导电复合锂基润滑脂润滑的制备及性能研究[J];润滑与密封;2015年03期

4 苗彦民;;铝合金零件氟碳涂料涂装工艺[J];涂装与电镀;2009年04期

5 李凌杰,李荻;稀土元素在铝合金转化膜中的应用[J];稀土;2001年05期

6 徐伟俊;;浅谈铝合金零件的表面防腐[J];中国高新技术企业;2012年15期

7 曲永祥;;新材料沐浴政策春风[J];中国有色金属;2011年23期

8 曲永祥;;轻金属起航[J];中国有色金属;2012年09期

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1 中证证券研究中心 季巍;[N];中国证券报;2011年

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本文编号：887794