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等离子弧原位合成TiB_2金属陶瓷涂层的缺陷及组织控制

作　者: 蔡丽娟
导　师: 王惜宝
学　校: 天津大学
专　业: 材料加工工程
关键词: PTA 原位合成 TiB2 缺陷组织控制
分类号: TG148
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

硼化物陶瓷中的TiB₂陶瓷因具有极高的熔点、高的化学稳定性、高的硬度和优异的耐磨耐蚀性,已成为近年来金属陶瓷研究的热点之一。作为一种特异高温性能的功能材料,TiB₂的烧结与喷涂却十分的困难,并且难以获得大厚度（mm级）的、结合牢固的致密涂层。等离子熔覆具有设备简单、熔敷效率高的特点,可用于制备大厚度的、致密的含TiB₂金属陶瓷涂层。本文采用等离子弧堆焊设备,通过钛合金和硼合金粉末之间的高温冶金反应,在堆焊过程中原位合成TiB₂金属陶瓷涂层。利用金相显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计等设备对各熔敷层的缺陷、组织和性能进行研究。确定了熔敷层的气孔、夹渣和裂纹的性质,并总结和分析了熔敷层稀释率、粉末粘结剂（水玻璃）用量和试件烘干温度等因素对熔敷层的气孔、夹渣和裂纹的影响,探讨了气孔、夹渣和裂纹等缺陷的形成机理,提出了降低熔敷层缺陷的一些措施。文中对原位合成TiB₂金属陶瓷熔敷层不同于其他熔池的凝固过程进行了分析,结果显示,TiB₂的高熔点和在熔敷层上部聚集的特点,使TiB₂涂层的上部早于熔敷层内部凝固,并对熔敷层缺陷的消除有不利影响。本文进行了粉末组成对原位合TiB₂金属陶瓷涂层影响的研究,对不同的原料粉末熔敷的TiB₂金属陶瓷涂层的成型、组织和基本性能进行了分析,获得了较佳的粉末配方,并发现当熔敷层Ti或C过量时,熔敷层中会生成一定量的TiC。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章绪论  7-15
  1.1 课题研究的背景  7-8
  1.2 国内外研究现状  8-13
    1.2.1 硼化物陶瓷的研究现状  8-9
    1.2.2 TiB_2 陶瓷的研究进展  9-13
  1.3 本课题研究的意义  13-14
  1.4 课题研究的内容  14-15
第二章实验原理与实验方法  15-22
  2.1 实验设备  15-16
    2.1.1 等离子弧堆焊设备  15-16
    2.1.2 烘干设备  16
  2.2 实验材料  16-17
  2.3 实验方法  17-22
    2.3.1 实验方案  17
    2.3.2 实验准备及实验步骤  17-18
    2.3.3 涂层观察及其基本性能的测试  18-20
    2.3.4 工艺参数  20-22
第三章熔敷层的缺陷研究  22-43
  3.1 试验方案  22-23
    3.1.1 试验因素的选择  22-23
    3.1.2 试验方案  23
  3.2 稀释率对熔敷层缺陷的影响  23-30
    3.2.1 熔敷层表面缺陷分析  24-25
    3.2.2 熔敷层内部缺陷分析  25-27
    3.2.3 熔敷层夹渣性质分析  27-30
  3.3 粘结剂对熔敷层缺陷的影响  30-35
    3.3.1 熔敷层的表面表面  30-31
    3.3.2 熔敷层的内部缺陷  31-35
  3.4 烘干温度对熔敷层缺陷的影响  35-38
    3.4.1 熔敷层表面缺陷分析  36
    3.4.2 内部缺陷分析  36-38
  3.5 其他因素对熔敷层缺陷的影响  38
  3.6 缺陷的形成机理  38-42
    3.6.1 气孔  38-39
    3.6.2 夹渣和裂纹  39-42
  3.7 本章小结  42-43
第四章粉末组成对原位合成TiB_2涂层的影响  43-63
  4.1 试验方案  43-44
  4.2 80% Fe-Ti+20% B_4C 基础配方及Ti、C 过  44-52
    4.2.1 熔敷层成型  44-45
    4.2.2 熔敷层组织分析  45-52
  4.3 62% Ti+38% B_4C 基础配方及其C 过量的比  52-57
    4.3.1 熔敷层成型  52-53
    4.3.2 熔敷层组织分析  53-57
  4.4 各Ti-2B 配比配方的比较  57-62
    4.4.1 熔敷层成型  57-59
    4.4.2 熔敷层组织分析  59-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章结论  63-64
参考文献  64-67
发表论文和科研情况说明  67-68
致谢  68

等离子弧原位合成TiB_2金属陶瓷涂层的缺陷及组织控制

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