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反应等离子喷涂Fe-Al_2O_3-FeAl_2O_4复合涂层形成机理的研究

作　者: 王子翀
导　师: 何继宁
学　校: 河北工业大学
专　业: 材料学
关键词: 喷雾造粒反应等离子喷涂金属陶瓷复合涂层反应机理
分类号: TG174.442
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 23次
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内容摘要

本文通过喷雾造粒法,利用价格低廉的铝粉与氧化铁粉,制备出适用于等离子喷涂工艺的复合粉。通过等离子喷涂工艺利用复合粉制备出金属陶瓷复合涂层。对复合涂层的组织结构及物相组成进行观测分析。利用淬熄法研究制备涂层过程中复合粉反应所产生的中间产物,并结合热力学分析,研究复合粉的反应机理及涂层的形成机理。将粒径大小符合要求的铝粉与氧化铁粉按一定比例配比,放在一起经过干混、湿混等程度混合均匀之后,加入粘结剂制备成料浆,通过喷雾造粒的工艺将其制备成复合粉。通过筛选,选取粒径合适,流动性好的复合粉用于等离子喷涂。用此工艺制备的复合粉的结合强度高,形状圆整规则,流动性好,适用于等离子喷涂工艺。通过正交实验,进一步优化制粉工艺,以提高复合粉的性能及制粉效率。利用等离子喷涂技术,将复合粉进行喷涂,制备金属陶瓷复合涂层。等离子焰流的高温将复合粉引燃,发生自蔓延反应。复合粉在反应的同时便冲击到基体表面形成,铺展在基体表面并相互层叠,形成涂层。涂层主要以铁铝尖晶石为主要组织结构,并弥散分布着金属铁及氧化铝颗粒。复合粉在制备涂层的过程中主要经历孕育期,反应期及冷凝期。通过对复合粉进行淬熄试验,研究复合粉的反应中间产物,以及最终生成物。对反应体系进行热力学分析,得知在平衡条件下复合粉反应体系的反应过程,再结合实际反应中的反应产物,研究复合粉在等离子喷涂工艺中的反应机理,从而得知金属陶瓷复合涂层的形成机理。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-23
  1.1 热喷涂的研究概况  9-10
  1.2 热喷涂原理  10
  1.3 热喷涂的分类  10-18
    1.3.1 常规热喷涂  11-15
    1.3.2 反应热喷涂  15-18
  1.4 国内外相近研究  18-19
  1.5 选题依据及意义  19-21
  1.6 研究内容及方法  21-23
第二章实验设备及方法  23-29
  2.1 粉体制备的设备及材料  23-25
    2.1.1 粉体制备的设备  23-24
    2.1.2 粉体制备原料  24-25
  2.2 涂层制备工艺  25-27
    2.2.1 等离子喷涂设备  25
    2.2.2 试样基体材料的制备  25
    2.2.3 涂层的制备  25-27
  2.3 检测样品的制备  27-28
    2.3.1 涂层金相试样的制备  27
    2.3.2 涂层断口试样的制备  27
    2.3.3 涂层显微压痕的制备  27
    2.3.4 扫描电子显微镜（SEM）分析  27
    2.3.5 X 射线衍射仪（XRD）分析  27-28
  2.4 Fe_2O_3/Al 复合粉体物性的测量  28
  2.5 Spray Watch 观测  28-29
第三章 Fe_2O_3/Al 复合粉制备工艺的研究  29-46
  3.1 复合粉制备工艺的选取  29-30
  3.2 喷雾造粒的原理  30-31
  3.3 喷雾造粒法具体步骤  31-33
  3.4 采用井式加热炉制备复合粉  33-36
    3.4.1 初步制定工艺  33-34
    3.4.2 料浆的制备  34-35
    3.4.3 工艺参数的选择  35
    3.4.4 确定最终工艺  35-36
  3.5 采用喷雾干燥机制备复合粉  36-45
    3.5.1 造粉工艺探索  36-38
    3.5.2 料浆固含量及粘结剂含量的选择  38-40
    3.5.3 影响喷雾造粒机造粉的因素  40-42
    3.5.4 正交实验及优化工艺  42-45
  3.6 本章小结  45-46
第四章复合涂层的制备  46-51
  4.1 涂层喷涂工艺的制定  46-48
  4.2 用井式加热炉法制得的复合粉制备涂层  48-49
  4.3 用喷雾干燥机制得的复合粉制备涂层  49-50
  4.4 本章小节  50-51
第五章复合涂层反应机理的研究  51-72
  5.1 复合粉的燃烧性能  51-53
  5.2 孕育期的研究  53-58
  5.3 反应过程的研究  58-69
    5.3.1 反应中间产物的研究  58-63
    5.3.2 热力学的计算  63-68
    5.3.3 反应过程的确立  68-69
  5.4 冷凝过程  69-70
  5.5 涂层的形成过程  70-71
  5.6 本章小节  71-72
第六章结论  72-73
参考文献  73-76
致谢  76

反应等离子喷涂Fe-Al_2O_3-FeAl_2O_4复合涂层形成机理的研究

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