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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: 臧国鹏
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 复合涂层 反应机理 淬熄法
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


本文选用工业铝粉和氧化铁粉为原料,通过喷雾造粒法,制备出适合于等离子喷涂的复合粉体,并通过等离子喷涂技术将复合粉体制备成金属陶瓷复合涂层。对制备出的复合涂层的显微组织形貌及物相组成进行观察分析,结合淬熄法和热力学分析,分析所得到的数据并研究整个反应的形成机理。将选用的工业铝粉和氧化铁粉按照一定反应比例进行配比,通过干混、湿混等方法将粉末进行均匀混合,并加入粘结剂提高粉末的结合强度并制备成料浆,最后通过造粒法制备出复合粉体。经过筛选,得到尺寸均匀,形状规则,适合喷涂的复合粉体。将制备出的复合粉体送入等离子焰流中,粉体受热发生自蔓延反应,生成物借助等离子气体的速度沉积在基体表面上,相互堆叠形成复合涂层。复合涂层以为FeAl2O4主要组织,并均匀分布着Fe和A1203颗粒。对复合粉体进行淬熄试验,得到不同飞行距离下复合粉体的组织涂层,利用XRD分析得到涂层组织成分；通过差热热重分析,得到复合粉体在加热过程中的组织变化和反应情况；通过Spray-Watch2i观测复合粉体在飞行过程中的温度速度变化；通过以上得到的数据并结合热力学分析,确定了复合粉体在焰流中的反应包括三个阶段。每个阶段的反应都将释放出大量的热量,但反应强度逐步降低最终趋于稳定。推算出每个阶段所发生的化学反应并确定其反应机理,清楚的得到金属陶瓷复合涂层的形成过程。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-19
  1.1 热喷涂技术的研究概况  8-9
  1.2 等离子喷涂  9-10
  1.3 自蔓延高温合成技术的研究现况  10-12
    1.3.1 自蔓延高温合成技术的原理及其原理  10
    1.3.2 自蔓延高温合成技术的国内外发展概况  10-12
  1.4 反应热喷涂技术概况  12-15
    1.4.1 反应等离子喷涂  12-14
    1.4.2 反应等离子喷涂特点  14
    1.4.3 反应电弧喷涂  14
    1.4.4 反应火焰喷涂  14-15
  1.5 纳米涂层材料  15
  1.6 复合涂层  15-16
  1.7 开题依据及意义  16-17
    1.7.1 开题依据  16-17
    1.7.2 本课题研究的意义  17
  1.8 研究内容及方法  17-19
第二章 实验设备及方法  19-26
  2.1 粉体制备的设备及材料  19-20
    2.1.1 粉体制备的设备  19
    2.1.2 粉体制备原料  19-20
    2.1.3 涂层中间层粉  20
  2.2 复合涂层制备工艺  20-22
    2.2.1 等离子喷涂设备  20-21
    2.2.2 试样基体材料的制备  21
    2.2.3 涂层的制备  21-22
  2.3 检测样品的制备  22-23
    2.3.1 涂层金相试样的制备  22
    2.3.2 涂层断口试样的制备  22-23
  2.4 涂层检测设备  23
    2.4.1 扫描电子显微镜(SEM)分析  23
    2.4.2 X射线衍射仪(XRD)分析  23
  2.5 Spray Watch观测  23-24
  2.6 差热分析  24-26
第三章 Fe_2O_3/Al复合粉体制备工艺的研究  26-33
  3.1 制备复合粉体工艺的选择  26-27
  3.2 粘结剂的选取及制备  27
  3.3 喷雾造粒法制备Fe_2O_3/Al复合粉体  27-32
    3.3.1 喷雾造粒法原理和特点  27-28
    3.3.2 喷雾造粒法具体步骤  28-32
  3.4 确定最终工艺  32
  3.5 本章小结  32-33
第四章 Fe-Al_2O-3-FeAl_2O_4复合涂层的制备  33-38
  4.1 涂层喷涂工艺的制定  33-35
  4.2 FeAl_2O_4-Al_2O_3-Fe复合涂层的显微结构及组成分析  35-37
  4.3 本章小节  37-38
第五章 复合涂层反应机理的研究  38-56
  5.1 复合粉体的差热热重分析  38-44
  5.2 复合粉体的反应过程分析  44-51
    5.2.1 正常喷涂情况下检测反应过程  44-46
    5.2.2 淬熄法检测反应过程  46-51
  5.3 复合粉体反应过程的确定  51-54
  5.4 本章小结  54-56
第六章 结论  56-57
参考文献  57-60
致谢  60

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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
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