学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

金属—陶瓷复合粉体制备与机理及其应用研究

作　者: 朱流
导　师: 郦剑
学　校: 浙江大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 粉体化学镀金属-陶瓷复合粉体 Al2O3-TiC-Co复合陶瓷WC-Co硬质合金热压烧结激光熔覆强韧化机理滑动磨损
分类号: TB333
类　型: 博士论文
年　份: 2006年
下　载: 1213次
引　用: 2次
阅　读: 论文下载

内容摘要

陶瓷材料具有高熔点、高强度、耐磨损和耐腐蚀等优良特性,但同时存在脆性大、难加工、可靠性与重现性差等弱点,给其工程应用带来许多困难。目前,各国研究者从陶瓷材料的材料设计、原始粉体制备技术和成型、烧结工艺等方面进行了大量研究,在强韧化研究方面获得了很大进展。本文采用低温超声波化学镀的方法,在微米和亚微米级的Al₂O₃、TiC和WC陶瓷粉体上均匀包覆延性金属Co层,成功制备出以下三类金属.陶瓷复合粉体:（1）金属Co质量百分含量分别为3%、5%和8%的Al₂O₃-Co二元复合粉体（2）Al₂O₃-TiC-Co（Al₂O₃-Co+TiC-Co）三元复合粉体（3）金属Co含量分别为3%和10%的WC-Co二元复合粉体。分别对Al₂O₃-TiC-Co三元复合粉体和WC-Co二元复合粉体用热压烧结方法制各高性能Al₂O₃-TiC-Co复合陶瓷（ATC）和WC-Co硬质合金（NYG）。采用CO₂激光熔覆WC-Co二元复合粉体制备性能优良的钢基耐磨涂层。以Al₂O₃粉体低温超声波化学镀钴为例,对金属-陶瓷复合粉体的制备工艺,影响因素和机理进行了探讨,获得了低温超声波化学镀法制备金属-陶瓷复合粉体的优化工艺。在Al₂O₃-TiC-Co复合粉体的烧结过程中,烧结温度、烧结气氛以及分级保温时间对ATC复合陶瓷力学性能的影响较明显。研究发现在1550℃,真空条件下烧结时ATC复合陶瓷的性能最好。以化学镀方法引入的金属Co相,在烧结过程中,阻止了陶瓷相发生接触化学反应生成玻璃相和气相,抑制晶粒长大,细化ATC复合陶瓷晶粒,达到超细晶粒增韧目的。烧结成型后,陶瓷相与金属Co相在烧结体中形成三维网状结构,互相交织镶嵌。在ATC复合陶瓷承受载荷时,陶瓷相发挥高强度与高刚度特性,使样品达到高强度与高硬度水平;金属Co相以塑性变形,裂纹偏转与桥接等形式,吸收部分能量,增大断裂功,提高样品的断裂韧性,达到了金属相增韧目的。在ATC复合陶瓷中,气孔、夹杂物和异常长大晶粒是其主要显微结构缺陷,是裂纹发生和扩展源,其失效形式以沿晶断裂和延性金属Co相的塑性变形为主,伴有部分陶瓷颗粒的拔出。以淬火45钢、粘结SiC陶瓷、人造金刚石为对磨材料,对ATC复合陶瓷的干滑动磨损和润滑滑动磨损性能进行研究。在与淬火45钢和粘结SiC陶瓷对磨时,ATC复合陶瓷表现出良好的耐磨性能;与人造金刚石对磨时,ATC复合陶瓷磨损面发生明显的微切削和塑性变形,延性金属Co相的塑性变形吸收部分能量,提高了ATC复合陶瓷的整体耐磨性能。随对磨材料的不同,ATC复合陶瓷的磨损性能和机理发生变化。在较大载

全文目录

第一章金属-陶瓷复合粉体研发及应用现状  14-37
  1.1 引言  14-16
  1.2 化学镀法制备金属-陶瓷复合粉体  16-31
    1.2.1 化学镀原理及工艺  16-25
      1.2.1.1 化学镀热力学原理  16-18
      1.2.1.2 化学镀动力学原理  18-21
      1.2.1.3 化学镀溶液组成与工艺  21-23
      1.2.1.4 化学镀的影响因素  23-25
    1.2.2 化学镀制备金属-陶瓷复合粉体  25-31
      1.2.2.1 陶瓷粉体预处理  27-29
      1.2.2.2 陶瓷粉体化学镀后处理  29-31
      1.2.2.3 金属包覆层均匀性的研究  31
  1.3 金属-陶瓷复合粉体的应用  31-35
    1.3.1 金属增韧陶瓷材料  31-32
    1.3.2 陶瓷颗粒增强金属基复合材料  32-33
    1.3.3 热喷涂粉体  33
    1.3.4 特殊功能材料  33-34
    1.3.5 摩擦材料  34
    1.3.6 催化剂  34
    1.3.7 其他  34-35
  1.4 本项目研究目的及内容  35-37
第二章金属-陶瓷复合粉体的制备与机理  37-66
  2.1 引言  37
  2.2 陶瓷粉体超声波低温化学镀钻  37-43
    2.2.1 实验材料  37-39
    2.2.2 实验主要设备与方法  39-40
    2.2.3 陶瓷粉体化学镀钻工艺过程  40-43
      2.2.3.1 陶瓷粉体预处理  40-42
      2.2.3.2 陶瓷粉体化学镀钴  42-43
  2.3 结果与讨论  43-64
    2.3.1 陶瓷粉体化学镀覆结果  43-49
    2.3.2 主盐浓度的影响  49-51
    2.3.3 还原剂的影响  51-57
    2.3.4 络合剂的影响  57-58
    2.3.5 工艺参数的影响  58-60
    2.3.6 装载量的影响  60-63
    2.3.7 超声波的影响  63-64
  2.4 本章结论  64-66
第三章金属-陶瓷复合粉体的应用  66-126
  3.1 AL_2O_3-TiC-Co复合粉体制备ATC高性能陶瓷  66-106
    3.1.1 实验设备与方法  66-67
    3.1.2 ATC复合陶瓷制备  67-81
      3.1.2.1 ATC复合粉体模压成型  67-69
      3.1.2.2 ATC坯体热压烧结  69-81
        (a)粉体烧结理论与方法  69-71
        (b)热压烧结ATC复合陶瓷  71-73
        (c)ATC烧结的主要影响因素  73-81
    3.1.3 ATC复合陶瓷显微结构  81-89
      3.1.3.1 脆性相  81-83
      3.1.3.2 晶粒晶界  83-85
      3.1.3.3 气孔  85-86
      3.1.3.4 夹杂物  86-89
    3.1.4 ATC复合陶瓷断裂行为  89-90
    3.1.5 ATC复合陶瓷增韧机制  90-94
      3.1.5.1 颗粒超细化增韧  90-91
      3.1.5.2 延性金属相增韧  91-94
    3.1.6 ATC复合陶瓷材料的磨损性能  94-104
      3.1.6.1 实验方法和设备  95
      3.1.6.2 实验结果与讨论  95-104
        (a)干滑动磨损  95-101
        (b)润滑滑动磨损  101-104
    3.1.7 本节结论  104-106
  3.2 WC-Co复合粉体制备超细硬质合金  106-113
    3.2.1 引言  106-107
    3.2.2 实验设备及方法  107-108
    3.2.3 力学性能与微观结构  108-111
    3.2.4 干滑动磨损性能  111-112
    3.2.5 本节结论  112-113
  3.3 WC-Co复合粉体在激光熔覆涂层中的应用  113-124
    3.3.1 引言  113
    3.3.2 激光熔覆技术研究现状  113-115
    3.3.3 WC-Co复合粉体激光熔覆  115-119
      3.3.3.1 实验设备及方法  115
      3.3.3.2 WC-Co熔覆层制备  115-119
    3.3.4 WC-Co涂层微观结构  119-120
    3.3.5 WC-Co涂层摩擦磨损性能  120-123
    3.3.6 本节结论  123-124
  3.4 本章结论  124-126
第四章全文结论  126-130
  4.1 金属-陶瓷复合粉体制备及其机理  126-127
  4.2 金属-陶瓷复合粉体应用及其性能研究  127-130
    4.2.1 ATC复合陶瓷  127-128
    4.2.2 WC-3％Co硬质合金  128
    4.2.3 WC-10％Co激光熔覆涂层  128-130
参考文献  130-139
创新点摘要  139-140
攻读博士期间发表的论文  140-142
致谢  142

金属—陶瓷复合粉体制备与机理及其应用研究

内容摘要

全文目录

相似论文