学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铁基非晶合金涂层的等离子喷涂工艺及其组织性能研究

作　者: 刘洛夫
导　师: 叶福兴
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铁基非晶合金涂层等离子喷涂孔隙率显微硬度耐腐蚀
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 267次
引　用: 4次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本文采用等离子喷涂技术,制备了含Fe、Cr、Mo、Ni、P、Si、B的Fe基非晶合金涂层。利用显微硬度计、金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、电化学工作站、差示扫描量热仪、磨损试验机等分析测试设备对涂层的组织结构与性能进行了研究。以涂层的孔隙率和显微硬度为指标,研究了喷涂工艺参数对涂层性能的影响规律,并在此基础上设计正交试验,获得最优工艺参数为:喷涂电流为550A,主气流量为40L/min,喷涂电压为60V,喷涂距离为100mm,对应的涂层孔隙率和显微硬度分别为0.89%和831.9 HV_0.1,获得了具有极高非晶化程度的合金涂层,此时涂层的组织结构均匀,由变形扁平粒子、熔化的颗粒和未熔化的颗粒以及孔隙、裂纹等缺陷组成的波浪状多层组织,涂层与基体之间以机械结合为主。非晶合金涂层的晶化温度区间为552℃⁶20℃,涂层在550℃以下进行热处理未发生晶化转变,在550℃⁸00℃热处理时,涂层逐渐晶化,首先析出α-Fe,然后析出Ni₃P、Cr_1.2Ni_0.8P和α-Fe,至800℃时完全晶化为FeNi₂P、Fe₃B_0.8P_0.18和Fe-Ni固溶体,晶粒长大。涂层截面显微硬度在不同热处理条件下的统计分析表明,涂层显微硬度呈正态和对数正态分布,在500℃以下热处理时,涂层的硬度值随保温时间的延长和温度的升高而呈上升趋势。涂层在500℃保温2h后的硬度最大达879HV_0.1。Fe基非晶合金涂层在1mol/L的H₂SO₄、10%NaOH和3.5%NaCl溶液中都经历了活性溶解-钝化-过钝化的过程,涂层在三种腐蚀介质中的腐蚀电流密度icorr和钝化电流密度密度ip均低于不锈钢,涂层经抛光后的腐蚀速度大大降低。涂层在NaOH中的耐腐蚀性能最强,其次为NaCl,在HCl中的耐腐蚀性能最差。热处理对涂层的耐腐蚀性能影响不大。涂层显微硬度随压入载荷的增加而降低,存在压痕尺寸效应,涂层断裂韧度KIC的平均值为2.9487 MPa·m^1/2,优于铁基块体非晶;非晶合金涂层的耐磨损性能较好。基于以上分析表明,本试验采用等离子喷涂工艺,在正交试验分析的基础上制备了致密、硬度高、耐腐蚀耐磨损性能良好的Fe基非晶合金涂层。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-22
  1.1 热喷涂的原理与发展  9-10
    1.1.1 热喷涂技术的原理  9
    1.1.2 热喷涂技术的应用与发展  9-10
  1.2 等离子喷涂  10-13
    1.2.1 等离子喷涂过程  10-11
    1.2.2 等离子喷涂的应用范围  11-13
    1.2.3 等离子喷涂存在的问题与发展趋势  13
  1.3 非晶合金概述  13-18
    1.3.1 非晶合金的发展历史  13-15
    1.3.2 非晶合金的形成机制  15-16
    1.3.3 非晶合金的性能和应用  16-18
  1.4 热喷涂Fe基非晶合金  18-20
  1.5 本课题的选题背景、意义及主要研究内容  20-22
第二章试验条件及原理  22-30
  2.1 试验材料的选择  22-23
  2.2 Fe基非晶合金涂层的制备  23-25
    2.2.1 等离子喷涂设备  23-24
    2.2.2 基体的粗化处理  24
    2.2.3 基体的预热处理  24-25
  2.3 Fe基非晶合金涂层组织结构和性能的测试方法  25-30
    2.3.1 涂层的组织结构观察方法  25-26
    2.3.2 涂层孔隙率的计算  26-27
    2.3.3 涂层显微硬度的测量  27
    2.3.4 涂层热稳定性的分析  27
    2.3.5 涂层耐腐蚀性能的全浸泡试验  27-28
    2.3.6 涂层耐腐蚀性能的电化学测试  28-29
    2.3.7 涂层的耐磨损性能测试  29-30
第三章 Fe基非晶合金涂层的等离子喷涂工艺  30-47
  3.1 工艺参数对涂层孔隙率的影响  30-35
    3.1.1 涂层中孔隙的形成机理  30-31
    3.1.2 喷涂距离对涂层孔隙率的影响  31-32
    3.1.3 喷涂功率对涂层孔隙率的影响  32-33
    3.1.4 工作气体对涂层孔隙率的影响  33-34
    3.1.5 孔隙的分布  34-35
  3.2 Fe基非晶合金涂层的显微硬度分析  35-39
    3.2.1 喷涂参数对涂层显微硬度的影响  35-36
    3.2.2 涂层与基体结合面附件显微硬度的变化  36-38
    3.2.3 涂层表面和截面显微硬度的各向异性  38-39
  3.3 喷涂工艺参数的正交试验  39-46
    3.3.1 工艺参数的正交设计  39-40
    3.3.2 正交试验结果分析  40-45
    3.3.3 优化工艺参数的验证  45-46
  3.4 本章小节  46-47
第四章 Fe基非晶合金涂层的微观组织结构和后热处理  47-59
  4.1 涂层的微观组织分析  47-50
    4.1.1 涂层的表面形貌分析  47-48
    4.1.2 涂层的截面组织分析  48-49
    4.1.3 涂层与基体的结合  49-50
  4.2 涂层的相组成分析  50-52
  4.3 涂层的后热处理  52-58
    4.3.1 涂层的差热分析  52-53
    4.3.2 热处理对涂层组织结构的影响  53-55
    4.3.3 热处理对涂层显微硬度的影响  55-58
  4.4 本章小节  58-59
第五章 Fe基非晶合金涂层的耐腐蚀和机械性能研究  59-74
  5.1 Fe基非晶合金涂层的耐腐蚀性能  59-69
    5.1.1 非晶合金的腐蚀特性  59
    5.1.2 非晶合金涂层的腐蚀电流密度  59-60
    5.1.3 非晶合金涂层在不同腐蚀液中的电化学行为  60-65
    5.1.4 热处理对非晶合金涂层电化学特性的影响  65-67
    5.1.5 涂层的浸泡试验结果  67-69
  5.2 Fe基非晶合金涂层的断裂韧性  69-71
  5.3 涂层的耐磨损性能  71-73
  5.4 本章小节  73-74
第六章全文结论  74-76
参考文献  76-81
攻读硕士学位期间发表的学术论文  81-82
致谢  82

铁基非晶合金涂层的等离子喷涂工艺及其组织性能研究

内容摘要

全文目录

相似论文