氧化铝基陶瓷密封环涂层磨损性能研究
发布时间:2017-06-04 17:21
本文关键词:氧化铝基陶瓷密封环涂层磨损性能研究,由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】:本文研究了在机械动密封环的动环上用大气等离子喷涂Al2O3-13%TiO2. Al2O3-40%TiO2和A1203涂层,与石墨静环组成摩擦副在干滑动摩擦条件下的磨损性能和磨损机理。实验结果表明:这三种陶瓷涂层的磨损率在磨损开始阶段都比较大,初始阶段的磨损率同涂层的硬度和摩擦系数相关,这是由于陶瓷涂层表面粗糙度较高,单位面积内压强较大而导致的较为严重的磨损,在一定时间之后因为石墨的自润滑作用进入稳定磨损阶段,在石墨静环表面可以观察到宽度不同的磨痕。稳定磨损阶段较好的体现了石墨的自润滑性能。通过显微组织观察发现,在硬度较低的AT13和AT40涂层表面都有典型的粘着磨损产生的空洞,且AT40涂层的空洞更为明显,因此主要的磨损机理为粘着磨损。 本文测试了三种涂层的摩擦磨损性能,测试了涂层的硬度,并采用压痕法计算了涂层的弹性模量和断裂韧性。通过磨损试验发现,尽管初始磨损阶段AT40涂层相对于另外两种涂层来说要软一些,摩擦系数要低一些,AT40涂层的磨损情况在初始阶段比AT13和A1203涂层稍微严重一些,但是长时间稳定运行、进入稳定磨损阶段后,同AT40涂层对磨的石墨静环和AT40涂层动环磨损量均为最小。在三种涂层当中A1203涂层耐粘着磨损能力最强,但是AT40涂层同石墨静环配对后的工作稳定性和可靠性要强于A1203涂层和AT13涂层。 三种涂层均为层状组织,涂层和基体之间的结合力不是很高,气孔率在5%左右,组织不够致密,涂层和基体之间是机械结合,强度对于满足密封环严格的工作条件来说略有欠缺。
【关键词】:石墨密封环 陶瓷涂层 热喷涂技术 粘着磨损
【学位授予单位】:大连海事大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TG174.453;TH136
【目录】:
- 摘要5-6
- ABSTRACT6-9
- 第1章 绪论9-20
- 1.1 课题研究的背景及意义9
- 1.2 动密封和动密封材料9-14
- 1.2.1 动密封主要结构类型9-10
- 1.2.2 机械动密封材料10-11
- 1.2.3 机械动密封主要性能指标11-12
- 1.2.4 影响摩擦副动密封性能的因素12-14
- 1.3 热喷涂技术14-19
- 1.3.1 热喷涂的概念及特点14-16
- 1.3.2 热喷涂的材料及过程16-17
- 1.3.3 等离子体喷涂17-19
- 1.4 本论文的研究背景和主要内容19-20
- 第二章 实验步骤和试验设备20-26
- 2.1 动环试样制备20-23
- 2.1.1 试样预处理20-21
- 2.1.2 热喷涂过程21-23
- 2.2 摩擦磨损试验23-24
- 2.3 涂层性能测试设备及测试条件24-26
- 第三章 实验过程、数据及分析26-46
- 3.1 实验材料和前期准备26-34
- 3.2 摩擦磨损试验34-40
- 3.3 磨损机理及分析40-44
- 3.3.1 磨损失效机理40-42
- 3.3.2 涂层磨损分析42-44
- 3.4 本章小结44-46
- 第四章 涂层性能测试46-54
- 4.1 涂层显微硬度46-49
- 4.1.1 维氏硬度46-48
- 4.1.2 努氏硬度48-49
- 4.2 弹性模量49-51
- 4.2.1 实验原理49-50
- 4.2.2 涂层各向异性50-51
- 4.2.3 试验结果分析51
- 4.3 涂层断裂韧性51-53
- 4.3.1 实验原理51-52
- 4.3.2 试验结果分析52-53
- 4.4 本章小结53-54
- 第五章 结论与展望54-55
- 参考文献55-57
- 致谢57
【参考文献】
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本文编号:421673
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