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固相反应型Al_2O_3-TiB_2复相陶瓷涂层形成机理及力学性能研究

作　者: 林鹏
导　师: 马壮
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 固相反应 机械力化学 热化学 Al2O3-TiB2陶瓷涂层 力学性能
分类号: TG174.453
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 97次
引　用: 2次
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内容摘要


以Al-TiO2-B2O3为反应体系,经机械球磨制成超细粉体,混以一定比例的磷酸二氢铝胶粘剂涂覆于Q235钢表面进行热固化,通过粉体颗粒之间的固相反应于700℃原位合成了Al2O3-TiB2复相陶瓷涂层。用SEM、激光粒度分布仪、XRD、DTA等设备和手段研究了Al-TiO2-B2O3复合粉体的微观形貌、粒度分布、物相组成、晶粒度变化等机械力化学及热化学特征;采用热力学、动力学方法研究了涂层的形成机理,并对涂层的结合强度、耐磨性等力学性能进行了测试。结果表明,机械力化学作用使Al-TiO2-B2O3体系的热化学反应在670℃就可发生,由此在700℃制备的涂层,其物相组成为Al2O3,TiB2并含少量未发生反应的Al,TiO2以及辅料反应生成的Cr2O3和MgAl2O4等。当涂层骨料中Al、TiO2、B2O3物质的量比为10:3:3,骨料与粘结剂的质量比为1.5:1时,涂层性能最佳,结合强度可达13.4MP,热震次数可达45次;耐磨性提高为基底的3.21倍。

全文目录


致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-10
1 绪论  10-26
  1.1 陶瓷涂层发展概况  10-13
  1.2 热化学反应法陶瓷涂层研究现状及其命名商榷  13-15
  1.3 Al_20_3-TiB_2 复相陶瓷涂层研究现状  15-18
    1.3.1 Al_20_3-TiB_2 复相陶瓷  15-17
    1.3.2 Al_20_3-TiB_2 复相陶瓷涂层  17-18
  1.4 超细粉体  18-22
    1.4.1 超细粉体在涂层材料中的应用  19-20
    1.4.2 超细粉在涂层材料中的作用  20-21
    1.4.3 超细粉体的制备  21-22
  1.5 机械合金化法制备超细粉体  22-24
  1.6 本课题研究的内容和意义  24-26
2 涂层设计与性能预测  26-38
  2.1 EET 理论概述  26-28
  2.2 价电子结构计算  28-34
    2.2.1 TiB_2 的价电子结构  28-33
    2.2.2 α-Al_20_3 和α-Fe 的价电子结构  33-34
  2.3 界面电子密度计算  34-35
  2.4 界面电子密度分析和讨论  35-38
3 涂层反应体系反应热力学分析  38-42
4 试验方法及过程  42-49
  4.1 试验材料及设备  42-43
    4.1.1 试验材料  42
    4.1.2 试验设备  42-43
  4.2 Al-Ti0_2-B_20_3 粉体的高能球磨及表征  43-45
  4.3 Al(H_2P0_4)_3 胶粘剂的制备  45
  4.4 涂层的制备  45-47
  4.5 涂层表征与性能测试  47-49
    4.5.1 结构测试与形貌观察  47
    4.5.2 热震性测试  47
    4.5.3 结合强度测试  47-48
    4.5.4 耐磨性测试  48-49
5 试验结果与分析  49-82
  5.1 涂层反应体系机械力化学及热化学行为  49-64
    5.1.1 涂层反应体系粉体形貌分析  49-51
    5.1.2 涂层反应体系粉体粒度分析  51-53
    5.1.3 涂层反应体系XRD 分析  53-55
    5.1.4 过程控制剂（PCA）对球磨效果的影响  55-56
    5.1.5 涂层反应体系差热分析  56-58
    5.1.6 涂层反应体系热处理后的XRD 分析  58-59
    5.1.7 涂层反应体系反应动力学分析  59-64
  5.2 涂层表征与力学性能研究  64-82
    5.2.1 涂层配方和热固化温度的选择  64-66
    5.2.2 涂层物相分析  66-67
    5.2.3 涂层形貌分析  67-68
    5.2.4 涂层结合强度及方差分析  68-72
    5.2.5 涂层抗热震性能  72-73
    5.2.6 涂层耐磨性能  73-82
结论  82-83
参考文献  83-88
作者简历  88-89
学位论文数据集  89-90

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属腐蚀与保护、金属表面处理 > 腐蚀的控制与防护 > 金属表面防护技术 > 无机物复层保护 > 陶瓷复层
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