等离子喷涂NiCrBSi涂层磨损/疲劳竞争失效机理与规律研究
发布时间：2022-10-06 16:41
等离子喷涂技术以等离子弧为热源,具有熔滴飞行速度快、热源温度高等特点。采用等离子喷涂技术得到的Ni基合金涂层具有良好的耐磨性能以及耐疲劳性能,能够有效提高工件的服役寿命。等离子喷涂层服役的实际工况通常是“滚动+滑动”共存的接触状态,失效模式为磨损与接触疲劳共存并相互竞争的关系。本课题选用NiCrBSi合金粉末为喷涂材料,采用超音速等离子喷涂（SPS）和普通大气等离子喷涂（APS）技术制备了Ni Cr BSi合金涂层,分别通过SEM、XRD等实验测试了两种工艺制备的NiCrBSi涂层的组织结构、力学性能,并研究了喷涂工艺参数对涂层组织性能的影响规律。通过对NiCrBSi涂层进行滚动接触试验和随机滑差率试验,分别研究了滚动接触条件下和“滚动+滑动”共存的接触状态下涂层的失效模式。研究了磨损与接触疲劳共存并互相竞争状态下涂层的失效机制,对其失效寿命进行了预测。最终的研究结果表明:（1）超音速等离子喷涂参数对喷涂NiCrBSi涂层的性能具有显著影响。正交试验表明,喷涂参数对涂层质量影响的主次顺序为:喷涂电压＞Ar流量＞喷涂距离＞喷涂电流;（2）在纯滚动接触状态下,接触应力会显著影响NiCrBS...
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 热喷涂技术
1.2.1 热喷涂技术原理与分类
1.2.2 等离子喷涂技术
1.3 合金涂层的性能与失效机理
1.3.1 等离子喷涂合金涂层
1.3.2 涂层失效模式研究现状
1.4 课题来源及主要内容
1.4.1 课题来源
1.4.2 课题主要研究内容
第二章 试验方法与试验设备
2.1 课题技术路线图
2.2 等离子喷涂设备
2.2.1 普通大气等离子喷涂（APS）系统
2.2.2 超音速等离子喷涂（SPS）设备
2.3 涂层性能测试方法
2.3.1 微观形貌及成分分析
2.3.2 孔隙率测定
2.3.3 随机滑差率条件下的涂层性能测试
2.4 本章小结
第三章 等离子喷涂层的制备与表征
3.1 引言
3.2 普通大气等离子喷涂制备NiCrBSi涂层
3.2.1 喷涂材料与基体
3.2.2 粘结层的制备
3.2.3 普通大气等离子喷涂NiCrBSi涂层的制备
3.3 超音速等离子喷涂NiCrBSi涂层的参数优化
3.4 等离子喷涂NiCrBSi涂层的表征
3.4.1 涂层显微硬度
3.4.2 涂层微观结构
3.4.3 涂层的相结构
3.5 本章小结
第四章 接触应力作用下涂层接触疲劳失效行为与寿命演变规律
4.1 引言
4.2 滚动接触疲劳试验
4.2.1 超音速等离子喷涂层滚动接触疲劳试验
4.2.2 普通等离子喷涂层滚动接触疲劳试验
4.3 涂层寿命预测模型
4.3.1 超音速等离子喷涂NiCrBSi寿命预测曲线
4.3.2 普通大气等离子喷涂NiCrBSi寿命预测曲线
4.4 涂层接触疲劳失效机制
4.4.1 分层失效
4.4.2 表面磨损失效
4.4.3 剥落失效
4.5 本章小结
第五章 随机滑差率下涂层接触疲劳失效行为与寿命演变规律
5.1 引言
5.2 随机滑差率条件下涂层竞争性寿命试验方法
5.3 涂层寿命与失效模式统计和寿命预测
5.4 涂层竞争性失效机制
5.4.1 分层失效
5.4.2 表面磨损
5.5 本章小结
第六章 主要结论及创新点
参考文献
攻读学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米复合涂层的制备、结构及摩擦学性能[J]. 易德亮,冶银平,尹斌,刘光,周惠娣,陈建敏. 摩擦学学报. 2011(04)
[2]不同载荷下3Cr13不锈钢涂层磨损寿命研究[J]. 濮春欢,徐滨士,王海斗,朴钟宇. 摩擦学学报. 2010(01)
[3]再制造研究应用现状及发展策略[J]. 张伟,徐滨士,张纾,梁秀兵,史佩京,刘世参. 装甲兵工程学院学报. 2009(05)
[4]喷涂层接触疲劳失效信号响应试验研究[J]. 朴钟宇,徐滨士,王海斗,濮春欢. 装甲兵工程学院学报. 2009(05)
[5]干摩擦条件下3Cr13涂层的加速磨损机理研究[J]. 濮春欢,徐滨士,王海斗,朴钟宇. 摩擦学学报. 2009(04)
[6]45钢表面激光熔覆Ni35合金涂层的组织及性能[J]. 张晓东,董世运,徐滨士,王志坚,闫世兴. 装甲兵工程学院学报. 2009(03)
[7]铁基非晶纳米晶涂层组织及磨损性能研究[J]. 程江波,梁秀兵,徐滨士,吴毅雄. 材料工程. 2009(05)
[8]激光熔覆NiCrBSi涂层组织及摩擦磨损性能[J]. 赵凯华,孙荣禄,牛伟,郭永强. 光学技术. 2009(02)
[9]铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析[J]. 梁秀兵,程江波,白金元,陈永雄,徐滨士. 焊接学报. 2009(02)
[10]灰口铸铁镍基等离子熔覆层组织和性能[J]. 吕耀辉,徐滨士,向永华,刘存龙. 中国表面工程. 2009(01)
博士论文
[1]面向再制造的等离子喷涂层结构完整性及寿命预测基础研究[D]. 张显程.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]声发射技术在滚动轴承故障诊断中的应用[D]. 张新明.清华大学 2006
本文编号：3686998
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 热喷涂技术
1.2.1 热喷涂技术原理与分类
1.2.2 等离子喷涂技术
1.3 合金涂层的性能与失效机理
1.3.1 等离子喷涂合金涂层
1.3.2 涂层失效模式研究现状
1.4 课题来源及主要内容
1.4.1 课题来源
1.4.2 课题主要研究内容
第二章 试验方法与试验设备
2.1 课题技术路线图
2.2 等离子喷涂设备
2.2.1 普通大气等离子喷涂（APS）系统
2.2.2 超音速等离子喷涂（SPS）设备
2.3 涂层性能测试方法
2.3.1 微观形貌及成分分析
2.3.2 孔隙率测定
2.3.3 随机滑差率条件下的涂层性能测试
2.4 本章小结
第三章 等离子喷涂层的制备与表征
3.1 引言
3.2 普通大气等离子喷涂制备NiCrBSi涂层
3.2.1 喷涂材料与基体
3.2.2 粘结层的制备
3.2.3 普通大气等离子喷涂NiCrBSi涂层的制备
3.3 超音速等离子喷涂NiCrBSi涂层的参数优化
3.4 等离子喷涂NiCrBSi涂层的表征
3.4.1 涂层显微硬度
3.4.2 涂层微观结构
3.4.3 涂层的相结构
3.5 本章小结
第四章 接触应力作用下涂层接触疲劳失效行为与寿命演变规律
4.1 引言
4.2 滚动接触疲劳试验
4.2.1 超音速等离子喷涂层滚动接触疲劳试验
4.2.2 普通等离子喷涂层滚动接触疲劳试验
4.3 涂层寿命预测模型
4.3.1 超音速等离子喷涂NiCrBSi寿命预测曲线
4.3.2 普通大气等离子喷涂NiCrBSi寿命预测曲线
4.4 涂层接触疲劳失效机制
4.4.1 分层失效
4.4.2 表面磨损失效
4.4.3 剥落失效
4.5 本章小结
第五章 随机滑差率下涂层接触疲劳失效行为与寿命演变规律
5.1 引言
5.2 随机滑差率条件下涂层竞争性寿命试验方法
5.3 涂层寿命与失效模式统计和寿命预测
5.4 涂层竞争性失效机制
5.4.1 分层失效
5.4.2 表面磨损
5.5 本章小结
第六章 主要结论及创新点
参考文献
攻读学位期间取得的成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]等离子喷涂Al2O3/TiO2纳米复合涂层的制备、结构及摩擦学性能[J]. 易德亮,冶银平,尹斌,刘光,周惠娣,陈建敏. 摩擦学学报. 2011(04)
[2]不同载荷下3Cr13不锈钢涂层磨损寿命研究[J]. 濮春欢,徐滨士,王海斗,朴钟宇. 摩擦学学报. 2010(01)
[3]再制造研究应用现状及发展策略[J]. 张伟,徐滨士,张纾,梁秀兵,史佩京,刘世参. 装甲兵工程学院学报. 2009(05)
[4]喷涂层接触疲劳失效信号响应试验研究[J]. 朴钟宇,徐滨士,王海斗,濮春欢. 装甲兵工程学院学报. 2009(05)
[5]干摩擦条件下3Cr13涂层的加速磨损机理研究[J]. 濮春欢,徐滨士,王海斗,朴钟宇. 摩擦学学报. 2009(04)
[6]45钢表面激光熔覆Ni35合金涂层的组织及性能[J]. 张晓东,董世运,徐滨士,王志坚,闫世兴. 装甲兵工程学院学报. 2009(03)
[7]铁基非晶纳米晶涂层组织及磨损性能研究[J]. 程江波,梁秀兵,徐滨士,吴毅雄. 材料工程. 2009(05)
[8]激光熔覆NiCrBSi涂层组织及摩擦磨损性能[J]. 赵凯华,孙荣禄,牛伟,郭永强. 光学技术. 2009(02)
[9]铁基非晶纳米晶涂层组织与冲蚀性能分析[J]. 梁秀兵,程江波,白金元,陈永雄,徐滨士. 焊接学报. 2009(02)
[10]灰口铸铁镍基等离子熔覆层组织和性能[J]. 吕耀辉,徐滨士,向永华,刘存龙. 中国表面工程. 2009(01)
博士论文
[1]面向再制造的等离子喷涂层结构完整性及寿命预测基础研究[D]. 张显程.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]声发射技术在滚动轴承故障诊断中的应用[D]. 张新明.清华大学 2006
本文编号：3686998
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