一、热喷涂制备纳米涂层的研究现状与展望(论文文献综述)
吕明达[1](2021)在《高锰硅涂层的等离子喷涂制备及热电性能研究》文中指出热电器件是一类基于材料热电效应,利用材料内部载流子运动实现热能和电能直接相互转换的装置。充分利用热电转换技术加大对热能的回收利用,对于提高能源利用率、解决特殊场景下无源传感等实际问题具有重要意义。除了受限于热电材料的发展,热电器件转换效率较低以外,面对大量低成本甚至零成本的余废热资源时,制约热电器件规模化应用的瓶颈亦包括器件制备的低成本效益。等离子喷涂技术作为重要的表面工程技术,成熟应用于航天航空等领域,具有工艺成本低、生产效率高、表面适应性灵活等优势。为此,针对元素储量丰富、环境友好的高锰硅材料,本文提出采用等离子喷涂技术制备高锰硅热电功能涂层,旨在实现热电涂层的规模化、低成本制备,并探索层积型热电器件的喷涂制造。围绕上述问题,本文开展了等离子喷涂高锰硅涂层组织与性能工艺研究,通过观察高锰硅粒子的扁平化行为,确定了工艺参数对高锰硅涂层显微结构、力学性能、电导率与塞贝克系数的影响规律,通过对不同粒子熔化状态对应的高锰硅涂层的物相成分、微观组织、热电性能进行分析,揭示了高锰硅粒子与等离子射流交互作用对高锰硅涂层热电性能的影响机理,连接了喷涂工艺-涂层结构-涂层性能关系。为便于高锰硅涂层热电性能的表征,基于Seebeck系数与电导率测试原理设计开发了针对涂层样品的热电性能测试装置,详细阐述了塞贝克系数与电导率测量的基本原理,展示了基于准稳态塞贝克系数测试方法的装置结构细节与测试软件系统,该装置结构简单,可实现50℃至500℃温度范围内涂层样品电导率与塞贝克系数的同步测量,并结合测试实例验证了测试方法和测试装置的有效性。基于对高锰硅粒子扁平化行为的研究,确定了等离子喷涂功率、喷涂距离、预热温度的工艺窗口,结合凝固诱导飞溅模型解释了工艺参数对粒子铺展过程的影响。高锰硅扁平粒子形貌受喷涂距离与喷涂功率的影响显着,基体预热可明显提高沉积粒子数并改善粒子飞溅。在所获得的工艺窗口内设计正交实验,研究了等离子喷涂工艺(喷涂电流、喷涂距离、Ar气流量、H2流量)对高锰硅涂层性能的影响规律:对涂层孔隙率、电导率、塞贝克系数与拉伸强度的主要影响因子依次为喷涂距离、喷涂电流、H2气流量与喷涂距离,喷涂电流与H2气流量对高锰硅涂层热电性能影响最为显着,而高锰硅涂层孔隙率对涂层电导率的影响不大。为了进一步解释等离子喷涂过程对高锰硅涂层热电性能的影响,通过对粒子熔化状态的针对性调控,分析了高锰硅粒子与等离子射流交互作用对高锰硅涂层热电性能的影响机理。高锰硅涂层的电导率表现出简并半导体金属传导特性,在19~28 k W范围内随喷涂功率的增加而下降,与Mn元素含量下降趋势表现出很强的一致性。涂层Seebeck系数表现出P型传导机制,与喷涂功率对涂层电导率的影响相反。高锰硅粒子Mn蒸发总量取决于Mn原子向液/气相界面的传质过程:非完全熔化状态下,Mn蒸发形成贫Mn壳层降低蒸发传值系数防止内部液相的Mn损失;粒子完全熔化时,贫Mn层会在持续涡流作用下不断被破坏,同时不断在整个熔滴内部形成新的均匀Mn分布,造成粒子内部Mn含量显着下降及粒子表面O、Mn含量的台阶式变化。Mn蒸发驱动HMS的相转变,造成单质Si相含量增加,高功率涂层内HMS相为Mn15Si26+Mn27Si47。在上述研究基础上,结合喷涂涂层特性,设计了一种管状层积型热电器件,并在所构建的热电器件数值模型基础上,遵循最大输出功率优化策略,分析了热电器件各层尺寸参数对输出功率的影响。综合数值模型计算结果与前期工艺研究,探索管形热电器件的等离子喷涂制备,最终等离子喷涂制备的管形TEG在自然散热工况下,单P-N单元在内部热源温度450℃时电压输出为24.69m V,满足超低压收集装置的电压输入要求,具有通过余废热回收支撑无源传感的实际应用潜力。
蔡宏章[2](2020)在《金属/纳米氧化铝复合涂层制备及摩擦学性能研究》文中提出摩擦在社会生产生活中无处不在,机械零件的摩擦磨损往往会导致材料的损耗,减少机械设备的寿命。采用热喷涂技术在金属基体表面上涂覆上耐磨涂层是常用的表面工程技术之一,既不改变材料的整体材质,又提高了材料的耐磨性。陶瓷材料由于其高硬度和稳定性等特点常被用作耐磨涂层材料,其中价格低廉、性能优良的氧化铝应用最为广泛。作为热喷涂技术之一的等离子喷涂技术具有焰流温度高、速度快的特点,非常适合喷涂高熔点的陶瓷材料。纳米结构涂层由于其独特的组织结构特点在物理性能等方面与微米涂层表现出许多不同的特性,同时,添加金属元素也能提升涂层塑韧性和结合强度,改善涂层性能。本文利用喷雾干燥技术制备出了纳米Al2O3喂料,采用大气等离子喷涂设备制备了Al2O3、nano Al2O3、Ni-Al2O3、Ni-nano Al2O3、Cu-Al2O3和Cu-nano Al2O3涂层。利用XRD衍射仪和扫描电镜表征了涂层物相组成和截面形貌。测试了各个涂层的显微硬度和结合强度,在摩擦磨损试验机上进行了摩擦磨损试验,对比分析六种涂层的部分力学性能和摩擦学性能,得到结果如下:1.制备的纳米Al2O3喂料呈球形,粒径范围在几十微米之内,基本适合等离子喷涂的要求。2.纳米涂层和微米涂层的物相组成基本相同,Ni和Cu均匀分布在涂层中,部分Ni和Cu氧化成Ni O和Cu2O。六种涂层都呈层片状结构,层与层之间为机械结合,涂层中存在孔隙等微缺陷。纳米涂层存在部分熔化区,纳米粒子得以保留。由于喂料散开,流动性差的原因,制备的Cu-nano Al2O3涂层只有少部分沉积到基体上。3.nano Al2O3涂层显微硬度比Al2O3涂层高,Ni-nano Al2O3涂层硬度与Ni-Al2O3涂层相差不多,纳米涂层硬度较微米涂层稍高。由于金属元素本身硬度较低,添加金属后涂层显微硬度有所降低。nano Al2O3涂层结合强度比Al2O3涂层提高了30%,Ni-nano Al2O3涂层比Ni-Al2O3涂层提高了13%,Ni-Al2O3涂层比Al2O3涂层提高了30%,Ni-nano Al2O3涂层比nano Al2O3涂层提高了14%,采用纳米材料或者添加金属都能提高涂层的结合强度。4.除了Cu-nano Al2O3涂层摩擦系数持续增大外,其余五种涂层都经历了磨合阶段和稳定摩擦磨损阶段,Ni-nano Al2O3涂层摩擦系数最小,只有0.38左右,Al2O3涂层摩擦系数最高,为0.48。六种涂层磨损率都比较小,Ni-nano Al2O3涂层最小,体积磨损率只有2.27×10-4mm3/m,Cu-nano Al2O3涂层磨损率最大。在本试验条件下,采用纳米材料或添加金属都能够提升涂层的摩擦学性能。5.六种涂层的磨损形式都以层片状剥落为主,Ni-nano Al2O3涂层磨痕处可观察到些许犁沟的存在。纳米涂层中微裂纹产生和扩展阻力较大,添加的金属在摩擦磨损过程中起到润滑的作用,二者都改善了摩擦磨损过程中涂层剥落的现象,使得涂层耐磨性提高。
黄炎[3](2020)在《WC基涂层在NaCl介质中的泥沙冲蚀行为和机理》文中进行了进一步梳理泥沙冲蚀是疏浚工程中过流部件的一种主要失效形式,广泛存在于挖泥船泵壳、叶轮和绞刀等关键易损部件。当在海水中进行疏浚作业时,由于海水是一种腐蚀介质,将产生腐蚀磨损。泥沙冲蚀磨损和腐蚀磨损的交互作用进一步加剧了机械过流部件的失效。采用表面工程技术,特别是超音速火焰喷涂(HVOF)技术提高关键过流部件的表面性能是解决工程装备泥沙冲蚀问题的重要技术手段。为了提高海洋装备零部件的抗泥沙冲蚀性能,进行HVOF工艺制备的不同WC基涂层的泥沙冲蚀行为和机理研究具有重要的理论意义和工程应用价值。采用燃油型HVOF工艺(HVOLF)制备了纳米WC-12Co、微米WC-10Co4Cr、纳米WC-10Co4Cr、双峰WC-10Co4Cr、多峰WC-10Co4Cr五种涂层,采用燃气型HVOF工艺(HVOGF)制备了多峰WC-10Co4Cr涂层。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析了涂层的组织结构;分析了涂层的孔隙率、显微硬度和开裂韧性;采用CHI604E电化学工作站分析了六种WC基涂层的电化学腐蚀性能;研究了WC基涂层在淡水和3.5wt%NaCl介质中的抗泥沙冲蚀性能和行为,定量分析机械力冲蚀和电化学腐蚀的交互作用对泥沙冲蚀的影响,同时深入分析不同WC基涂层的抗泥沙冲蚀机理,建立相应的物理模型。结果表明,燃油型HVOF工艺制备的多峰WC-10Co-4Cr涂层组织结构、力学性能和抗腐蚀性能均为六种涂层中最优,远好于采用燃气型HVOF工艺制备的多峰涂层,具体分析可知:燃油型HVOF工艺制备的多峰WC-10Co-4Cr涂层组织结构更为致密,孔隙率较低(0.31%),氧化脱碳程度小;同时,其显微硬度相对于燃气型HVOF工艺制备的多峰涂层提高了18.4%,开裂韧性值也为六种涂层中最高(4.66 MPa);燃油型HVOF工艺制备的多峰WC-10Co4Cr涂层腐蚀电位为六种涂层中最高(-0.450 V),腐蚀电流密度最小(5.14μA/cm2),极化电阻最大(107960?·cm2),说明其抗腐蚀性能最优。燃油型HVOF工艺制备的纳米WC-10Co4Cr涂层腐蚀电位高于纳米WC-12Co涂层,说明Cr的加入能提高涂层的耐腐蚀性能。在六种WC基涂层中,燃油型HVOF工艺制备的多峰WC-10Co-4Cr涂层具有最优异的的抗泥沙冲蚀性能,分别比燃油HVOF工艺制备的纳米和双峰WC-10Co4Cr涂层提高了18%和11%。在3.5wt%NaCl介质中,总冲蚀作用主要可分为机械力冲蚀、电化学腐蚀和两者的交互作用,并且在微纳米WC-10Co4Cr涂层中交互作用占总冲蚀作用的60%左右。WC基涂层表面的泥沙冲蚀损伤主要是由于WC颗粒与Co(Cr)粘结相形成腐蚀微电池,导致Co(Cr)粘结相的溶解,同时机械作用产生层间裂纹和蚀坑;涂层-基体结合面的损伤主要是由于腐蚀介质通过冲蚀坑和裂纹渗入涂层深处,基体和涂层形成了新的腐蚀电偶,造成了基体的腐蚀。燃油型HVOF工艺制备的多峰WC-10Co-4Cr涂层具有的特殊组织结构阻碍了腐蚀介质的渗入,进一步提高了涂层的抗泥沙冲蚀性能。
李新芽[4](2019)在《钛合金等离子喷涂Al2O3-13wt.%TiO2涂层制备及摩擦学性能研究》文中研究指明钛合金因具有密度低、比强度高、耐蚀性优异等特性,在航空航天、船舶、汽车、石油化工、生物医疗、电子等领域广泛应用。但是,钛合金硬度偏低、耐磨性差、高温易氧化,因此限制了它的应用。陶瓷材料硬度高、耐磨性好、抗高温氧化性能优。利用等离子喷涂技术在钛合金表面表面制备陶瓷涂层可以有效解决这一问题。本文利用等离子喷涂技术,采用纳米团聚态Al2O3-13wt.%TiO2粉末(简称N-AT13)在钛合金表面制备N-AT13陶瓷涂层。通过单因素试验法,优化了NiCrAlY过渡层和N-AT13陶瓷涂层的制备工艺参数。借助扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和摩擦磨损试验机等仪器对微米粉末(简称M-AT13)和N-AT13粉末制备的陶瓷涂层的组织结构、力学性能、抗热震性能、抗热氧化性能进行对比性研究,并进一步研究N-AT13涂层的摩擦磨损性能。结果表明,NiCrAlY过渡层的最优喷涂功率是40 kW,涂层厚度约53.3μm。N-AT13陶瓷层的最优喷涂功率是42 kW,喷涂距离是120 mm,涂层厚度为344.6μm,孔隙率为1.3%,硬度达到943.4 HV。相同工艺条件下,M-AT13涂层是典型的单一层状结构,以Al2TiO5相为主,含有少量α-Al2O3和Rutile-TiO2;N-AT13涂层由完全熔化区和部分熔化区构成,由γ-Al2O3、α-Al2O3、Anatse-TiO2组成。N-AT13涂层力学性能优于M-AT13涂层。M-AT13涂层的H/E值为0.04,H3/E2值为0.01;N-AT13涂层的H/E值为0.06,H3/E2值为0.04,表明N-AT13涂层耐磨性好。M-AT13涂层热震循环147次出现起始裂纹,且循环到720次失效;N-AT13涂层热震循环268次才出现起始裂纹,循环720次仍未失效,说明N-AT13涂层的结合力较好。热氧化100 h后,TC4钛合金试样增重3.8%,M-AT13涂层试样增重2.4%,N-AT13涂层试样增重1.7%,N-AT13涂层表现出良好的抗氧化性能。随着温度的升高,N-AT13涂层的摩擦系数和体积磨损率先升高后降低。N-AT13涂层室温时涂层表面疏松微凸物剥落,磨损较轻;250℃450℃,涂层片层断裂剥离,磨损严重;550℃和650℃时涂层表面形成摩擦层,使磨损程度降低。在650℃下,随着载荷的增大,N-AT13涂层的摩擦系数逐渐减小,体积磨损率逐渐增大。载荷增大,涂层片层断裂剥离加剧;磨屑碎化圆整,具有填充和“微滚珠”作用,摩擦系数降低。
郭华锋[5](2018)在《超音速火焰喷涂微纳米陶瓷涂层组织性能分析及激光重熔》文中研究说明Ti6Al4V钛合金具有低密度、高比强度和良好的耐腐蚀性等优点,在航空航天、石油化工及民用领域应用非常广泛。其耐磨性差已成为国内外学者研究的热点,表面涂层技术是提升钛合金表面耐磨性的有效途径。常规涂层依然存在高孔隙、多裂纹等问题,如何制备高质量耐磨涂层并实现质量可控仍需进一步深入研究。以钛合金基体为研究对象,遵循粒子加速-飞行-加热-撞击-扁平化-冷却凝固-形成涂层的规律,采用理论分析、数值模拟和试验相结合的研究思路,基于超音速火焰喷涂技术成功制备微米和微纳米结构WC-12Co涂层,分析两种涂层的微观组织和性能。建立工艺参数和涂层质量间的多元回归数学模型,优化涂层质量。采用激光重熔技术实现涂层基体间界面行为的转变。主要工作和成果如下:(1)在分析粒子动量传输特征的基础上,建立飞行粒子加热熔化有限元模型。定量研究并揭示粉末粒径、飞行速度和喷涂距离等对熔化模式演变的影响规律,从而建立WC-12Co粉末的颗粒熔化机制理论模型。(2)计算WC-12Co颗粒的时空独立性,掌握撞击及扁平化行为,研究WC颗粒的反弹机理。建立涂层残余应力计算模型,为揭示材料和工艺因素对其贡献大小提供理论依据。明确涂层以机械结合为主的界面状态。表征涂层原生性微观缺陷的不均性,定量研究孔隙的尺寸类型和分布。(3)研究两种涂层的微观形貌及摩擦学特性等。讨论材料特性和工艺参数对微观组织及性能的影响,分析涂层及基体的磨损机理。微纳米涂层以亚微米、纳米尺度WC颗粒为主,微米涂层以微米、亚微米尺寸为主。微纳米涂层的孔隙率和摩擦因数相对较小,硬度和抗变形能力优于微米涂层。基体以磨粒磨损,黏着磨损和少量氧化磨损为主要磨损机制。微米涂层以微切削和剥层为主,而微纳米涂层主要以微切削为主。两种涂层都表现出优异的耐磨性,其中微纳米涂层更优。(4)揭示残余应力对粉末特性和动量传输特征的依赖性。明确涂层中残余压应力的产生主要由未熔化的WC颗粒的喷丸效应引起,与喷涂工艺无关。(5)建立喷涂工艺参数与涂层质量间的多元回归数学模型,验证模型的可靠性和精度,预测和优化了涂层质量。制备了高质量WC-12Co涂层,提升了涂层质量的可控性。(6)建立Marangoni效应多物理耦合场模型,揭示激光熔池的对流传热本质和涂层成分均匀化的驱动力来源。建立激光重熔热喷涂涂层的三维温度场有限元模型,分析工艺参数对熔池温度场演变的影响规律。选择优化工艺参数成功制备无孔隙和冶金结合的激光重熔涂层。探索出获得高质量激光重熔WC-12Co涂层的技术路线。
赵岩[6](2018)在《未烧结纳米YSZ粉体沉积及其对纳米涂层结构和性能的影响》文中提出纳米结构热障涂层优良的隔热以及抗热冲击性能使其成为行业应用和研究的焦点。等离子喷涂纳米陶瓷团聚粉体形成的涂层具有“bimodalstructure”,具有该陶瓷涂层结构的热障涂层被认为是极具应用潜力的新型热障涂层。涂层的优良性能与“bimodal structure”中纳米区域的含量和结构密切相关,但“bimodal structure”的构成对喷涂参数非常敏感,结构调控和性能优化难度较高。本文利用粉体属性对涂层结构的影响来研究纳米涂层结构的调控问题,并针对造粒后不同烧结工艺产生的团聚粉体属性差异对涂层结构控制带来的不利影响,采用未烧结纳米YSZ团聚粉体,通过喷涂试验研究其在增加纳米区域含量和促进涂层性能提升上的优势。并在此基础上研究降低稳定剂Y2O3含量对纳米结构热障涂层性能的作用以及降低环境压力对涂层结构的影响,这对纳米结构热障涂层的性能优化有重要意义。在常压下采用试验研究的方法,研究通过喷涂参数调节和使用未烧结粉体来实现涂层中纳米区域含量的提升,分析涂层的结构与性能特征。结果表明,单一采用降低射流温度的方式提高纳米区域含量将以牺牲涂层质量为代价,导致YSZ涂层与粘结层界面在承受热冲击时发生分离,降低热障涂层的可靠性。而使用未烧结粉体可在不影响涂层质量的基础上提高涂层中纳米区域的含量,并可较相同条件下烧结粉体沉积涂层获得约10%的孔隙率提升,进而使涂层表现出良好的隔热性能与较低的热导率。另外,针对未烧结粉体的沉积问题,通过改进喷枪以及调节造粒时粘结剂的添加比例,将粉体沉积效率提高到了(20.2-40.6)%。同时发现未烧结粉体的高孔隙率特征使其对射流温度变化的敏感度降低,在连续改变电流时可形成具有相近纳米区域含量但性能不同的涂层,便于对涂层结构的优化和控制,这是使用烧结粉体不能实现的。在纳米涂层结构研究的基础上,选取3 mol%与5 mol%Y2O3-ZrO2未烧结纳米团聚粉体制备涂层,对比分析两种涂层的抗高温烧结与抗热震性能。试验结果表明,3 mol%与5 mol%Y2O3-ZrO2纳米涂层在1400 ℃下烧结至100 h时,均能够保持较高的孔隙率和抗裂纹扩展能力,其中3 mol%Y2O3-ZrO2涂层烧结硬化速率低于5 mol%Y2O3-ZrO2涂层,且具有较长的热循环寿命。因此,当形成纳米涂层时,YSZ构成由5 mol%Y2O3-ZrO2调整为3 mol%Y2O3-ZrO2更有利于热障涂层性能提升。利用实验室自主研发的低压等离子喷涂系统,在5000Pa下对未烧结粉体进行喷涂试验。研究结果表明,低压下等离子射流性质的改变使未烧结粉体在350A电流下沉积后形成了一种新型纳米涂层结构。显微硬度Weibull曲线分析结果证实该涂层结构仍具有“bimodal structure”特征,但在形貌上却呈现近乎全部细等轴晶结构。另外,未烧结粉体的松装密度会影响涂层结构,相同条件下低松装密度(0.95 g/cm3)的粉体形成的涂层等轴晶的尺寸更细小。
丁翔[7](2017)在《多尺度微纳米WC-CoCr涂层的组织结构、性能及空蚀行为研究》文中研究表明空蚀(Cavitation Erosion-CE)是流体机械过流部件的一种主要失效形式,广泛存在于船舶舵叶与推进器、各种泵及水轮机叶轮等装置中。随着国家海洋工程装置及高技术船舶战略的实施,海洋工程装备的空蚀防护已成为一个重点研究领域。在海洋的恶劣环境中,海洋装备中的流体机械受到空蚀与腐蚀的联合作用,这种腐蚀环境加剧了它们的空蚀破坏。因此,开展新型材料的抗空蚀性能与机理的研究有着重要的理论意义和工程价值。WC-CoCr金属陶瓷涂层是近年来抗空蚀涂层材料研究的一个重要方向,特别是超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Fuel Spray-HVOF)制备的微纳米结构WC-CoCr涂层的抗空蚀性能和机理研究受到了广泛的重视。本文根据纳米、亚微米及微米WC颗粒在超音速火焰焰流中的动力学及热力学特性、不同结构WC-CoCr涂层的显微组织及空蚀失效机理,设计了一种新型具有仿混凝土结构的多尺度微纳米WC-10Co4Cr复合粉末,粉末中亚微米及微米WC颗粒分别类似于混凝土中的砂粒(细骨料)及碎石(粗骨料),纳米WC颗粒与CoCr合金类似于水泥,WC具有多尺度和微纳米结构,其尺度分别为60180 nm的纳米级、0.40.6μm的亚微米级和2.22.6μm的微米级,相应的所占WC质量比例分别为20%、30%和50%。采用团聚烧结法制备了多尺度微纳米结构WC-10Co4Cr复合粉末,在粉末的XRD图谱中只观察到WC和Co相,未检测到W2C、CoxWyC及金属W等有害相。采用Spray Watch-2i在线监测系统测量了不同尺度WC-10Co4Cr粉末在不同HVOF喷涂射流中的粒子温度和速度,并优化了涂层的喷涂工艺参数。采用液体燃料超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Liquid Fuel Spray-HVOLF)和气体燃料超音速火焰喷涂(High Velocity Oxygen Gas Fuel Spray-HVOGF)系统制备了多尺度、双峰及纳米结构WC-10Co4Cr涂层。研究了多尺度微纳米WC-10Co4Cr熔滴粒子扁平化特征和涂层的沉积行为,结果表明:当采用HVOLF和HVOGF工艺沉积多尺度WC-CoCr粒子时,熔滴粒子碰撞基体表面变形后分别呈圆盘状态和飞溅状态,这是因为WC-CoCr粒子在HVOLF和HVOGF焰流中具有不同的动力学及热力学特性。提出了HVOF制备的多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层形成机制。采用SEM、OM、TEM和XRD方法分析了多尺度WC-10Co4Cr涂层的显微组织结构,研究了涂层的力学性能、电化学特性和耐磨性。研究结果表明:HVOF制备的多尺度WC-10Co4Cr涂层中碳化物除WC相外,还生成了微量W2C,粉末中的Co相衍射峰因喷涂粒子快速冷却形成了非晶而消失。HVOLF制备的多尺度涂层中W2C含量仅为1.4%,并且孔隙率低(0.31%),纳米、亚微米和微米WC颗粒均匀地分布在CoCr粘结相之中,形成了具有仿混凝土结构的多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层。该涂层具有优良的力学性能、电化学性能、耐泥浆冲蚀磨损和湿砂磨粒磨损性能,其开裂韧性高达5.16 MPa·m1/2和腐蚀电极电位为-0.31V,显微硬度大于1100 HV0.3。采用超声振动空蚀法研究了多尺度WC-10Co4Cr涂层在淡水和3.5 wt%NaCl溶液中的抗空蚀性能。研究结果表明:相比双峰和纳米结构WC-CoCr涂层,HVOLF制备的多尺度WC-CoCr涂层在淡水和NaCl溶液中都具有最优良的抗空蚀性能。在淡水介质中,它的体积空蚀量分别比双峰及纳米涂层下降了24%和50%以上;在NaCl溶液中,其体积空蚀量分别比双峰及纳米涂层下降了大约16%和70%。研究了显微硬度、开裂韧性、孔隙率和腐蚀电极电位对WC-10Co4Cr涂层抗空蚀性的影响,在淡水和NaCl溶液中,涂层的开裂韧性和孔隙率分别对涂层的抗空蚀性能影响最显着;分别建立了HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层在淡水和NaCl溶液中的空蚀数学模型。采用OM和SEM原位分析法等研究了多尺度WC-10Co4Cr涂层在淡水和NaCl溶液空蚀过程中空蚀源的形成、裂纹的扩展及空蚀坑的形成过程,分析了涂层的空蚀机理,并建立了涂层的空蚀损伤模型。结果表明:在淡水介质中,HVOLF制备的涂层空蚀源的形成和裂纹的扩展速率最慢,并且裂纹一般平行于涂层表面扩展。在NaCl溶液中,涂层的空蚀速度显着地高于淡水介质,并且裂纹同时向涂层表面横向和内部纵向发展,形成大而深的空蚀坑。HVOGF制备的涂层会产生更多和更深的深蚀坑。在淡水中,涂层的脱落颗粒之间的分散性好,颗粒之间没有产生粘结的现象。在NaCl溶液中,涂层的空蚀产物一般呈簇状团聚在一起,大部分颗粒细小,呈点状。研究结果进一步表明:在NaCl溶液中多尺度WC-10Co4Cr涂层的空蚀主要是由空蚀的机械作用、机械作用与腐蚀的交互作用产生,单独化学作用可忽略不计。在NaCl溶液中空蚀时,涂层表面会呈现许多大而深的空蚀坑,这主要是由机械力作用、腐蚀介质自催化作用、机械力和电化学腐蚀交互作用的结果。多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层的空蚀裂纹在纳米和亚微米WC区域中沿晶扩展,但有时能穿过微米WC继续扩展。多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层由于同时存在微米、亚微米和纳米WC晶粒,并且具有优异的开裂韧性,使裂纹的扩展更加困难,因此提高了涂层的抗空蚀性能。
吴姚莎[8](2011)在《超音速火焰喷涂纳米Ni60-TiB2复合涂层及其耐磨耐蚀性能研究》文中指出作为Cr3C2和WC的一种潜在替代者,TiB2陶瓷不仅具有优异的力学性能,同时还具有良好抗高温氧化和耐腐蚀性能,使其成为制备金属基陶瓷复合涂层中的最佳增强候选材料。现有的研究结果表明,M-TiBB2涂层如Fe(Cr)-TiB2涂层等具有比常规粗晶Cr3C2-NiCr和TiC-NiCr涂层更优的耐磨粒磨损性能,但TiB2的本征缺陷如高脆性、低疲劳极限和难烧结等限制了该类涂层性能的进一步提高。纳米化技术尤其是涂层纳米化可望很好地解决这一问题,它能够在很大程度上提高涂层的断裂韧性、疲劳抗性、强度和膜基结合力等,进而提高涂层的耐磨耐蚀及其它性能,成为热喷涂领域的重要发展前沿和研究热点。本课题以高能球磨法制备的纳米Ni60-TiB2B复合粉作为热喷涂用结构喂料,利用超音速火焰(HVOF)喷涂技术在中碳钢上制备出了高质量的纳米复合涂层,并较系统地研究了其微观组织及其相关性能。与相同成分的常规微米复合涂层相比,纳米复合涂层的力学性能和耐磨耐蚀性能都得到了较大幅度的提高,具有很好的综合性能和使用价值,为高性能纳米涂层的制备和应用提供了新的途径和科学依据。研究结果表明,高能球磨技术可成功制备出适宜直接用于热喷涂的纳米Ni60-TiBB2结构喂料。高能球磨20 h后,纳米TiB2增强相粒子均匀弥散地分布于Ni60粉内,其平均晶粒尺寸减少至38 nm并达到平衡状态。该球磨粉体的团聚颗粒外形呈近球状,大部分颗粒粒径在5μm以上,具有良好的流动性,稍加过筛后可直接用于HVOF喷涂。以高能球磨的纳米级粉体为原料,采用超音速火焰喷涂技术在中碳钢基体上成功制备出了高性能的纳米Ni60-TiBB2复合涂层。该纳米复合涂层的显微组织均匀致密,平均晶粒尺寸约为45.7 nm。与同成分的常规微米复合涂层相比,纳米复合涂层具有更高的硬度和断裂韧性,其平均显微硬度和断裂韧性分别达到1102 kgf. mm和-2 3.5 MPa.m1/2左右。Ni60-TiBB2复合涂层在600和800近似遵循抛物线规律,表明其循化氧化过程主要由扩散机制控制。但在相同的循环氧化条件下纳米涂层具有更优的抗循环氧化性能,这主要是由于涂层中晶粒纳米化能够增加扩散通道而提高原子扩散速度,有利于更快地形成完整致密的保护性SiO℃℃高温下都具有较好的抗循环氧化性能。与同成分微米复合涂层的氧化增重曲线相似,纳米复合涂层的氧化增重曲线也,复合2-Cr2O3膜;同时晶粒纳米化在一定程度上降低了涂层与氧化膜之间的内应力,高了涂层与氧化膜间的结合力。在室温和2060 N载荷的无润滑干滑动磨损条件下,纳米Ni60-TiBB2复合涂层具有比同成分常规微米Ni60-TiB2B复合涂层更低的滑动摩擦系数和磨损体积损失,表明纳米复合涂层的抗滑动磨损性能更优异,这主要归因于纳米复合涂层中TiB2增强相均匀弥散分布以及喷涂喂料中纳米特征的良好继承。纳米复合涂层在磨损过程中都呈现出粘结磨损和磨粒磨损的特征。纳米和常规微米复合涂层的热腐蚀行为表明,复合涂层在Na2SO4-60%V2O5(摩尔比,下同)混合盐中的抗热腐蚀性能明显优于其在Na2SO4-30%K2SO4混合盐的抗热腐蚀性能。这主要是由于Ni60-TiBB2复合涂层在热腐蚀过程中形成的SiO2膜溶于碱性环境,而在酸性条件下则基本不溶。在Ni60-TiB2B复合涂层的热腐蚀实验中,Na2SO4-60%V2O5混合盐为酸性盐膜,腐蚀过程中能形成完整致密的保护性Si- Cr-O膜,而Na2SO4-60% K2SO4混合盐则为碱性盐膜,初期形成的SiO2发生碱性溶解,最终表层形成一层疏松多孔的非保护性Ni-Ti-Cr-Si氧化膜。
王铀[9](2011)在《大力发展纳米表面工程》文中研究说明表面工程是当今材料科学与工程领域中一个特别重要、极具活力和备受关注的领域。纳米热喷涂开创了纳米表面工程新时代,并成为热喷涂技术新的发展方向。作者综述了纳米热喷涂涂层技术研究现状,指出未来我国应重点支持以下几个方面的研究:1.纳米热喷涂涂层成分结构设计和可控制备研究;2.有一定应用背景的或表现出优异性能的热喷涂涂层技术的应用基础研究;3.替代电镀硬铬的纳米热喷涂涂层技术;4.对国防建设和国民经济现代化有重大影响的纳米结构热障涂层技术;5.与轻量化相关的纳米热喷涂涂层技术;6.纳米结构喷涂及激光重熔复合表面处理技术;7.各种热喷涂涂层的纳米强韧化机理研究。我们应当抓住契机、增大投入,大力发展纳米热喷涂技术,增加我国的国防和经济实力以及国际竞争力。
邹岩[10](2010)在《等离子喷涂纳米结构Al2O3-13wt.%TiO2涂层》文中研究表明因氧化铝、氧化钛具有高硬度、高强度、化学性稳定等优点,近年来在先进工程陶瓷中已广泛应用。热喷涂氧化铝、氧化钛涂层也被应用到相关领域,提高了材料的耐磨性、耐腐性能。与常规陶瓷涂层相比,纳米结构陶瓷涂层具有更加优异的性能,因而倍受关注。本文以Al2O3-TiO2体系陶瓷作为课题内容,开展了喷涂喂料、纳米涂层的制备研究,利用X-ray衍射分析、扫描电子显微镜对其显微结构和性能进行表征,探讨了涂层形成机理,并对涂层的力学和摩擦学性能进行检测。得出以下结果:1.以纳米氧化铝和氧化钛为原料,采用喷雾干燥的方法,并结合高温烧结技术,制备出可用于等离子喷涂的纳米结构Al2O3-13wt.%TiO2喂料。所制备的喷涂喂料性能优良,具有较高松装密度,较好流动性,较窄粒度分布。2.利用等离子喷涂技术制备纳米结构Al2O3-13wt.%TiO2涂层中,氧化铝主要以γ-Al2O3相存在,并含有少量α-Al2O3;没有发现氧化钛衍射峰。常规涂层的衍射峰与纳米结构涂层相似,并存在少量Al2TiO5相。3.纳米结构Al2O3-13wt.%TiO2涂层具有独特的“双态分布结构”,既存在完全熔化结构,又存在部分熔化结构。纳米结构涂层完全熔化部分与常规涂层结构相似,以板层状结构为主。4.与常规Al2O3-13wt.%TiO2涂层相比,纳米涂层的力学性能得到较大的改善。在不同功率下制备的涂层,其显微硬度均随功率的增大而增大,纳米涂层的韧性比常规涂层提高1/4。5.在涂层的磨损试验中,发现纳米结构Al2O3-13wt.%TiO2涂层的磨损性能优于常规涂层,且两种涂层的磨损机理不同。纳米结构涂层以塑性变形为主;常规涂层则以脆性断裂为主。
二、热喷涂制备纳米涂层的研究现状与展望(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、热喷涂制备纳米涂层的研究现状与展望(论文提纲范文)
(1)高锰硅涂层的等离子喷涂制备及热电性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及意义 |
1.2 热电技术研究现状 |
1.2.1 热电效应 |
1.2.2 热电性能的调控 |
1.2.3 热电材料的发展 |
1.2.4 热电器件研究现状 |
1.3 高锰硅热电材料研究现状 |
1.4 热电性能测试装置研究现状 |
1.5 等离子喷涂技术研究现状 |
1.5.1 等离子喷涂原理及特点 |
1.5.2 等离子喷涂的应用现状 |
1.5.3 热喷涂制备热电器件研究现状 |
1.6 本文的主要研究内容 |
第2章 试验材料及研究方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 粉体材料 |
2.1.2 基体材料 |
2.2 试验设备 |
2.3 样品制备 |
2.3.1 喷涂样品制备 |
2.3.2 扁平粒子采集 |
2.3.3 金相样品制备 |
2.4 分析测试方法 |
2.4.1 物相结构分析 |
2.4.2 显微组织分析 |
2.4.3 涂层显微硬度 |
2.4.4 涂层结合强度 |
2.4.5 涂层密度测试 |
2.4.6 热电性能测试 |
第3章 涂层热电性能测试装置设计与开发 |
3.1 引言 |
3.2 涂层电导率测试方法 |
3.2.1 室温四探针电导率测试 |
3.2.2 高温电导率测试 |
3.3 塞贝克系数测试 |
3.4 测试系统与测试程序 |
3.4.1 系统硬件结构 |
3.4.2 测试流程 |
3.5 测试结果实例 |
3.6 本章小结 |
第4章 高锰硅涂层的等离子喷涂制备 |
4.1 引言 |
4.2 高锰硅粉体制备与表征 |
4.3 基于粒子扁平化行为的工艺窗口研究 |
4.3.1 等离子喷涂工艺参数筛选 |
4.3.2 扁平粒子统计分析 |
4.3.3 粒子扁平化过程 |
4.4 工艺参数对涂层性能影响规律研究 |
4.4.1 实验设计 |
4.4.2 涂层宏观形貌分析 |
4.4.3 涂层孔隙率影响因素分析 |
4.4.4 涂层力学性能影响因素分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 高锰硅涂层的热电性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 涂层热电性能影响因素分析 |
5.3 喷涂功率对高锰硅涂层的影响 |
5.3.1 高锰硅涂层物相分析 |
5.3.2 高锰硅涂层显微组织分析 |
5.3.3 高锰硅涂层热电性能分析 |
5.4 喷涂距离对高锰硅涂层的影响 |
5.4.1 高锰硅涂层物相分析 |
5.4.2 高锰硅涂层显微组织分析 |
5.4.3 高锰硅涂层热电性能分析 |
5.5 高锰硅涂层热电性能影响机理 |
5.6 本章小结 |
第6章 管形热电器件的等离子喷涂制备 |
6.1 引言 |
6.2 管形TEG设计 |
6.2.1 管形TEG结构设计 |
6.2.2 管形TEG尺寸优化 |
6.3 管形TEG喷涂制备过程 |
6.4 管形热电器件测试 |
6.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果 |
致谢 |
个人简历 |
(2)金属/纳米氧化铝复合涂层制备及摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 材料摩擦磨损与表面工程 |
1.2 等离子喷涂的原理与应用 |
1.3 纳米材料与纳米结构涂层 |
1.4 纳米结构涂层研究进展 |
1.5 金属陶瓷复合涂层研究进展 |
1.6 本课题研究目的和内容 |
第2章 试验方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备 |
2.2.1 喷雾造粒设备 |
2.2.2 等离子喷涂设备 |
2.2.3 力学性能检测及摩擦磨损设备 |
2.2.4 其它表征设备 |
2.3 试验方案 |
2.3.1 喂料及涂层的制备 |
2.3.2 涂层组织成分与力学性能测试 |
2.3.3 涂层摩擦磨损性能测试 |
第3章 金属/纳米氧化铝涂层组织及部分力学性能 |
3.1 纳米喷涂喂料的制备 |
3.1.1 浆料的配制 |
3.1.2 浆料的喷雾干燥 |
3.1.3 喂料的热处理 |
3.2 等离子喷涂Al_2O_3涂层组织和部分力学性能分析 |
3.2.1 等离子喷涂Al_2O_3及其纳米增强涂层组织分析 |
3.2.2 等离子喷涂Al_2O_3及其纳米增强涂层力学性能分析 |
3.3 等离子喷涂Ni-Al_2O_3涂层组织和部分力学性能分析 |
3.3.1 等离子喷涂Ni-Al_2O_3及其纳米增强涂层组织分析 |
3.3.2 等离子喷涂Ni-Al_2O_3及其纳米增强涂层力学性能分析 |
3.4 等离子喷涂Cu-Al_2O_3涂层组织和部分力学性能分析 |
3.4.1 等离子喷涂Cu-Al_2O_3及其纳米增强涂层组织分析 |
3.4.2 等离子喷涂Cu-Al_2O_3及其纳米增强涂层力学性能分析 |
3.5 涂层部分力学性能对比分析 |
3.5.1 添加金属与未添加金属涂层硬度对比 |
3.5.2 添加金属和未添加金属涂层结合强度对比 |
3.6 本章小结 |
第4章 金属/纳米氧化铝涂层摩擦学性能 |
4.1 不同粒径涂层的摩擦学性能对比 |
4.2 添加金属对涂层摩擦系数的影响 |
4.3 涂层磨损率分析 |
4.4 涂层磨损机制分析 |
4.5 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的研究成果 |
(3)WC基涂层在NaCl介质中的泥沙冲蚀行为和机理(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 引言 |
1.1 课题研究的背景 |
1.2 常见的冲蚀现象 |
1.2.1 船舶流体机械的冲蚀 |
1.2.2 管道的冲蚀 |
1.2.3 水利机械的冲蚀 |
1.2.4 风机的冲蚀 |
1.3 冲蚀磨损概述和原理 |
1.4 冲蚀磨损的影响因素 |
1.5 国内外冲蚀磨损防护方法的研究现状 |
1.5.1 设计优化 |
1.5.2 材料优化 |
1.5.3 表面强化 |
1.6 本论文的主要内容及研究意义 |
1.6.1 本论文的选题意义 |
1.6.2 研究内容 |
第2章 抗泥沙冲蚀涂层材料和涂层制备工艺的选择 |
2.1 常用的抗冲蚀涂层材料 |
2.1.1 铁基合金 |
2.1.2 镍基合金 |
2.1.3 钴基合金 |
2.1.4 碳化钨基 |
2.2 不同种类的WC基粉末特性 |
2.2.1 WC基粉末制备工艺 |
2.2.2 WC基粉末颗粒的尺寸 |
2.2.3 WC基粉末宏观粒度分布和表面形貌 |
2.2.4 WC基粉末的相结构分析 |
2.3 涂层的制备工艺选择 |
2.3.1 WC基涂层常用的制备方法 |
2.3.2 喷涂参数优化 |
2.3.3 涂层试样的制备方法 |
2.4 本章小结 |
第3章 HVOF制备的WC基涂层组织结构 |
3.1 WC基涂层金相样品制备及组织结构分析 |
3.1.1 WC基涂层金相样品制备 |
3.1.2 WC基涂层组织结构观察及分析 |
3.2 WC基涂层的相结构分析 |
3.2.1 XRD测试步骤 |
3.2.2 XRD测试结果及分析 |
3.3 WC基涂层的孔隙率分析 |
3.3.1 涂层孔隙率测试步骤 |
3.3.2 孔隙率测试结果及分析 |
3.4 本章小结 |
第4章 WC基涂层的力学性能和电化学性能 |
4.1 HVOF制备的WC基涂层的显微硬度分析 |
4.1.1 试样测试步骤 |
4.1.2 试验结果及分析 |
4.2 WC基涂层的开裂韧性 |
4.2.1 涂层开裂韧性测试步骤 |
4.2.2 涂层开裂韧性测试结果及分析 |
4.3 HVOF制备的WC基涂层的电化学性能 |
4.3.1 极化曲线的测量 |
4.3.2 电化学阻抗谱的测量 |
4.4 本章小结 |
第5章 WC基涂层泥沙冲蚀行为与冲蚀机理研究 |
5.1 WC基涂层泥沙冲蚀试验方案 |
5.1.1 泥沙冲蚀试验设备 |
5.1.2 泥沙冲蚀试验步骤及试验参数 |
5.1.3 试验结果记录及分析 |
5.2 WC基涂层抗泥沙冲蚀性能分析 |
5.2.1 泥沙冲蚀中的机械作用 |
5.2.2 泥沙冲蚀中的交互作用 |
5.3 WC基涂层泥沙冲蚀行为及机理研究 |
5.3.1 WC基涂层在不同阶段泥沙冲蚀表面形貌 |
5.3.2 WC基涂层泥沙冲蚀截面形貌 |
5.3.3 WC基涂层泥沙冲蚀后EDS和 XRD分析 |
5.4 WC基涂层泥沙冲蚀物理模型 |
5.5 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 结论 |
6.2 创新点 |
6.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的论文及参与的科研项目 |
(4)钛合金等离子喷涂Al2O3-13wt.%TiO2涂层制备及摩擦学性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 钛合金特点及应用 |
1.2.1 钛合金的特点及应用 |
1.2.2 钛合金应用存在的主要问题 |
1.3 陶瓷材料及涂层 |
1.4 热喷涂技术 |
1.4.1 火焰喷涂 |
1.4.2 电弧喷涂 |
1.4.3 爆炸喷涂 |
1.4.4 等离子喷涂 |
1.5 等离子喷涂Al_2O_3-TiO_2 陶瓷涂层研究现状 |
1.5.1 涂层形成机理及显微组织 |
1.5.2 涂层的力学性能 |
1.5.3 涂层的热学性能 |
1.5.4 涂层的摩擦学特性 |
1.6 本课题主要研究内容 |
第二章 实验材料与方法 |
2.1 课题研究技术路线图 |
2.2 喷涂材料与设备 |
2.2.1 基材与喷涂粉末 |
2.2.2 喷涂设备 |
2.2.3 热喷涂前处理 |
2.3 涂层的表征 |
2.3.1 涂层微观形貌及成分分析 |
2.3.2 涂层物相分析 |
2.3.3 硬度测试 |
2.3.4 纳米压痕测定 |
2.3.5 孔隙率测定 |
2.3.6 结合强度测试 |
2.3.7 抗氧化性能测试 |
2.3.8 摩擦磨损性能测试 |
第三章 等离子喷涂Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层的制备 |
3.1 等离子喷涂NiCrAlY过渡层工艺优化 |
3.1.1 NiCrAIY过渡层表面形貌分析 |
3.1.2 NiCrAIY过渡涂层截面形貌分析 |
3.2 等离子喷涂Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层的工艺优化 |
3.2.1 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层表面形貌分析 |
3.2.2 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层截面形貌分析 |
3.2.3 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层孔隙率分析 |
3.2.4 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层硬度分析 |
3.3 最优工艺参数下等离子喷涂Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层性能 |
3.3.1 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层微观组织结构 |
3.3.2 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层力学性能 |
3.3.3 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层抗热震性 |
3.3.4 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层热氧化性 |
3.4 本章小结 |
第四章 等离子喷涂Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层的摩擦磨损性能 |
4.1 磨损类型与表征 |
4.2 温度对Al_2O_3-13wt.%TiO_2 涂层的摩擦学性能的影响 |
4.2.1 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层的摩擦系数 |
4.2.2 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层的体积磨损率 |
4.2.3 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 涂层的摩擦磨损分析 |
4.3 载荷对Al_2O_3-13wt.%TiO_2 涂层的磨损性能的影响 |
4.3.0 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层的摩擦系数 |
4.3.1 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 陶瓷涂层的体积磨损率 |
4.3.2 Al_2O_3-13wt.%TiO_2 涂层的摩擦磨损分析 |
4.4 本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
硕士期间发表论文 |
(5)超音速火焰喷涂微纳米陶瓷涂层组织性能分析及激光重熔(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 钛合金的应用与摩擦磨损 |
1.1.1 钛合金的特点及应用 |
1.1.2 钛合金的摩擦磨损 |
1.2 陶瓷涂层材料及钛合金表面处理技术 |
1.2.1 陶瓷类耐磨涂层材料 |
1.2.2 超音速火焰喷涂及等离子喷涂技术 |
1.2.3 激光重熔技术 |
1.3 涂层质量预测及控制 |
1.4 本文的内容安排 |
1.4.1 本文的研究目的 |
1.4.2 本文的研究内容 |
第二章 试验材料及方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 基体材料 |
2.1.2 涂层材料 |
2.2 涂层制备工艺及设备 |
2.2.1 钛合金基体表面活化及洁净处理 |
2.2.2 超音速火焰喷涂工艺 |
2.2.3 激光重熔工艺 |
2.3 涂层组织及性能表征 |
2.3.1 金相试样制备 |
2.3.2 涂层组织结构表征 |
2.3.3 涂层性能表征 |
2.4 本章小结 |
第三章 HVOF喷涂涂层形成机制 |
3.1 HVOF喷涂工艺原理 |
3.2 HVOF喷涂粒子动量传输特征 |
3.3 HVOF喷涂粒子飞行传热特性 |
3.3.1 粒子飞行传热行为理论描述 |
3.3.2 粒子飞行传热有限元模型的建立 |
3.3.3 颗粒尺寸对粉末熔化的影响 |
3.3.4 飞行速度对粉末熔化的的影响 |
3.3.5 飞行距离对粉末熔化的的影响 |
3.3.6 微米粉末及微纳米粉末温度场演变对比 |
3.3.7 WC-12Co颗粒熔化模型的建立 |
3.4 HVOF喷涂粒子时空独立性及扁平化行为 |
3.5 涂层内残余应力的产生及涂层/基体界面行为 |
3.5.1 涂层内残余应力的产生 |
3.5.2 涂层/基体界面行为 |
3.6 涂层原生性微观结构的不均匀性分析 |
3.6.1 涂层孔隙的不均匀性 |
3.6.2 涂层微观结构缺陷 |
3.7 本章小结 |
第四章 HVOF喷涂涂层组织结构及性能分析 |
4.1 粉末特性分析 |
4.1.1 粉末微观形貌 |
4.1.2 粉末粒度、流动性及比表面积分析 |
4.1.3 粉末TEM分析 |
4.1.4 粉末XRD分析 |
4.2 涂层表面SEM形貌 |
4.3 涂层XRD分析 |
4.3.1 涂层物相分析 |
4.3.2 WC的分解及溶解行为 |
4.4 涂层截面微观结构分析 |
4.4.1 截面SEM组织形貌及孔隙率分析 |
4.4.2 涂层表面EDS分析 |
4.4.3 涂层截面EDS分析 |
4.4.4 与等离子喷涂涂层对比 |
4.5 涂层显微硬度及纳米硬度分析 |
4.6 基体及涂层摩擦学特性分析 |
4.6.1 基体摩擦因数及磨损量分析 |
4.6.2 涂层摩擦因数及磨损量分析 |
4.6.3 磨损机制分析 |
4.7 涂层残余应力分析 |
4.8 涂层表面原子显微镜分析 |
4.9 本章小结 |
第五章 涂层质量预测及优化 |
5.1 正交试验统计分析 |
5.1.1 正交表设计及试验结果 |
5.1.2 正交试验结果统计分析 |
5.2 基于多元回归分析的涂层质量数学模型建立 |
5.2.1 回归分析原理及步骤 |
5.2.2 多元回归分析数学模型 |
5.2.3 回归数学模型的统计检验 |
5.2.4 涂层质量多元回归数学模型的建立 |
5.2.5 模型验证及涂层质量预测和优化 |
5.2.6 优化后涂层微观形貌及性能 |
5.3 本章小结 |
第六章 HVOF喷涂涂层激光重熔研究 |
6.1 激光重熔过程理论基础 |
6.1.1 激光熔池的形成及对流机制 |
6.1.2 影响激光重熔涂层质量的若干关键因素分析 |
6.2 激光重熔过程有限元仿真 |
6.2.1 数学模型 |
6.2.2 移动热源、边界条件及相变潜热处理等关键问题处理 |
6.2.3 有限元模型的建立 |
6.3 模拟结果分析及验证 |
6.4 激光重熔层微观形貌及界面分析 |
6.4.1 微米涂层 |
6.4.2 微纳米涂层 |
6.5 本章小结 |
第七章 总结与展望 |
7.1 总结 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(6)未烧结纳米YSZ粉体沉积及其对纳米涂层结构和性能的影响(论文提纲范文)
创新点摘要 |
摘要 |
ABSTRACT |
第1章 绪论 |
1.1 前言 |
1.2 热障涂层的构成 |
1.3 隔热陶瓷涂层的结构与发展 |
1.3.1 层状结构陶瓷涂层 |
1.3.2 柱状晶结构陶瓷涂层 |
1.3.3 纳米结构陶瓷涂层 |
1.4 纳米结构热障涂层研究中存在的问题 |
1.5 本文研究内容 |
第2章 常压下高纳米区域含量YSZ涂层制备及使用未烧结粉体的优势 |
2.1 引言 |
2.2 试验材料与方法 |
2.2.1 试验材料 |
2.2.2 微观结构表征 |
2.2.3 涂层性能测试 |
2.3 试验结果与讨论 |
2.3.1 降低射流温度提高纳米区域含量对热障涂层性能的影响 |
2.3.2 大气等离子喷涂未烧结纳米YSZ团聚体颗粒 |
2.3.3 未烧结粉体沉积效率改进 |
2.3.4 未烧结粉体沉积涂层结构与性能研究 |
2.3.5 未烧结粉体在涂层结构调控上的优势 |
2.4 本章小结 |
第3章 3mol%和5mol% Y_2O_3-ZrO_2纳米涂层高温烧结与热震性能研究 |
3.1 引言 |
3.2 试验材料与方法 |
3.2.1 试验材料 |
3.2.2 涂层的制备 |
3.2.3 微观结构表征 |
3.2.4 高温热处理与热震试验 |
3.3 试验结果与讨论 |
3.3.1 初始纳米涂层的微观结构 |
3.3.2 烧结过程中涂层微观结构的演变 |
3.3.3 烧结过程中的物相稳定性 |
3.3.4 硬度与弹性模量随涂层孔隙率的变化 |
3.3.5 涂层抗热震性能 |
3.4 本章小结 |
第4章 低压下喷涂未烧结纳米YSZ粉体涂层结构与性能研究 |
4.1 引言 |
4.2 试验方法 |
4.2.1 粉体造粒 |
4.2.2 涂层制备 |
4.2.3 涂层微观结构表征 |
4.2.4 涂层性能测试 |
4.3 试验结果与讨论 |
4.3.1 微观结构 |
4.3.2 物相构成 |
4.3.3 显微硬度 |
4.3.4 弹性模量 |
4.3.5 断裂韧性 |
4.3.6 涂层结构形成的讨论 |
4.4 本章小结 |
第5章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
攻读学位期间公开发表论文 |
致谢 |
作者简介 |
(7)多尺度微纳米WC-CoCr涂层的组织结构、性能及空蚀行为研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 流体机械的空蚀现象与危害 |
1.1.1 船舶流体机械的空蚀 |
1.1.2 海洋油气装备中的空蚀 |
1.1.3 能源动力系统过流部件的空蚀 |
1.2 空蚀的基本失效机理和过程 |
1.2.1 空蚀的基本失效机理 |
1.2.2 材料的空蚀过程 |
1.3 提高流体机械抗空蚀性能的方法 |
1.3.1 优化零件结构设计 |
1.3.2 优选零件材料 |
1.3.3 零件表面防护 |
1.4 抗空蚀热喷涂涂层材料 |
1.4.1 Ni基合金 |
1.4.2 Fe基合金 |
1.4.3 Co基合金 |
1.4.4 WC基金属陶瓷 |
1.5 本文研究目的、意义和内容 |
1.5.1 研究目的 |
1.5.2 研究意义 |
1.5.3 研究内容 |
第2章 实验方法 |
2.1 引言 |
2.2 WC-10Co4Cr粉末和涂层制备 |
2.2.1 多尺度微纳米WC-10Co4Cr热喷涂粉末制备 |
2.2.2 粉末的粒径分布 |
2.2.3 粉末的流动性和松装密度 |
2.2.4 WC-10Co4Cr喷涂粒子速度和温度 |
2.2.5 WC-10Co4Cr涂层制备 |
2.3 显微组织结构和微观形貌分析 |
2.3.1 涂层样品制备 |
2.3.2 显微组织和微观形貌分析 |
2.3.3 涂层孔隙率测试 |
2.3.4 粉末与涂层相结构测试 |
2.4 涂层力学性能测试 |
2.4.1 涂层开裂韧性测试 |
2.4.2 涂层试样显微硬度测试步骤 |
2.5 涂层抗腐蚀性能测试 |
2.6 涂层耐磨性能试验 |
2.6.1 涂层泥浆冲蚀磨损试验 |
2.6.2 涂层湿砂磨粒磨损试验 |
2.7 空蚀试验 |
2.7.1 空蚀试验装置 |
2.7.2 空蚀试验参数和过程 |
2.8 本章小结 |
第3章 多尺度微纳米WC-10Co4Cr粉末与涂层制备 |
3.1 引言 |
3.2 多尺度微纳米WC-10Co4Cr粉末制备 |
3.2.1 制备多尺度微纳米WC-10Co4Cr热喷涂粉末的目的 |
3.2.2 多尺度微纳米WC-10Co4Cr热喷涂粉末设计 |
3.2.3 多尺度微纳米WC-10Co4Cr复合粉末制备 |
3.2.4 不同尺度WC-10Co4Cr热喷涂粉末特性 |
3.3 多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层的制备 |
3.3.1 WC-10Co4Cr涂层制备方法的选择 |
3.3.2 喷涂参数优化 |
3.3.3 WC-10Co4Cr涂层试样的制备 |
3.4 本章小结 |
第4章 多尺度微纳米WC-Co Cr涂层的形成机制与组织结构 |
4.1 前言 |
4.2 多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层的形成机制 |
4.3 多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层的组织结构 |
4.3.1 多尺度WC-10Co4Cr涂层的相结构分析 |
4.3.2 多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层的显微组织 |
4.3.3 WC-10Co4Cr涂层孔隙率 |
4.4 本章小结 |
第5章 多尺度微纳米WC-CoCr涂层的力学与电化学性能及耐磨性 |
5.1 引言 |
5.2 HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层硬度 |
5.3 HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层开裂韧性 |
5.4 HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层电化学特性 |
5.5 HVOF制备的WC-10Co4Cr涂层耐磨性能 |
5.5.1 涂层耐泥浆冲蚀磨损性能 |
5.5.2 涂层耐湿砂磨粒磨损性能 |
5.6 本章小结 |
第6章 多尺度微纳米WC-Co Cr涂层的抗空蚀性能和数学模型 |
6.1 引言 |
6.2 空蚀性能指标 |
6.3 多尺度WC-10Co4Cr涂层表面状态对抗空蚀性能的影响 |
6.4 多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层的抗空蚀性能 |
6.4.1 多尺度WC-10Co4Cr涂层在淡水中的抗空蚀性能 |
6.4.2 多尺度WC-10Co4Cr涂层在NaCl溶液中的抗空蚀性能 |
6.5 WC-10Co4Cr涂层的空蚀影响因素及数学模型 |
6.5.1 WC-10Co4Cr涂层在淡水中的空蚀影响因素与数学模型 |
6.5.2 WC-10Co4Cr涂层在NaCl溶液中的空蚀影响因素与数学模型 |
6.6 本章小结 |
第7章 多尺度微纳米WC-CoCr涂层的空蚀损伤行为与机理 |
7.1 引言 |
7.2 多尺度微纳米WC-CoCr涂层的空蚀损伤行为 |
7.2.1 不同空蚀阶段多尺度WC-10Co4Cr涂层空蚀表面形貌 |
7.2.2 多尺度WC-10Co4Cr涂层空蚀截面形貌分析 |
7.2.3 多尺度WC-10Co4Cr涂层的空蚀磨粒特征 |
7.3 多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层的空蚀机理 |
7.3.1 WC-10Co4Cr涂层空蚀中的机械作用 |
7.3.2 WC-10Co4Cr涂层空蚀中的腐蚀作用 |
7.3.3 多尺度微纳米WC-10Co4Cr涂层的空蚀物理模型 |
7.4 本章小结 |
第8章 结论与展望 |
8.1 结论 |
8.2 创新点 |
8.3 展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读博士期间发表的论文及参加的科研项目 |
(8)超音速火焰喷涂纳米Ni60-TiB2复合涂层及其耐磨耐蚀性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 课题背景和研究目的 |
1.2 含TIB_2的金属陶瓷涂层研究进展 |
1.2.1 TIB_2晶体结构及其性能 |
1.2.2 热喷涂制备TIB_2基复合涂层 |
1.3 常用热喷涂技术 |
1.3.1 热喷涂技术的发展 |
1.3.2 电弧喷涂 |
1.3.3 等离子喷涂 |
1.3.4 超音速火焰喷涂 |
1.4 超音速火焰喷涂技术制备纳米涂层研究进展 |
1.4.1 纳米材料简介 |
1.4.2 纳米材料的优异性能 |
1.4.3 热喷涂纳米结构喂料的制备 |
1.4.4 超音速火焰喷涂纳米涂层的制备 |
1.5 研究内容 |
1.5.1 研究目标 |
1.5.2 技术路线 |
第二章 实验设备、材料和实验方法 |
2.1 实验材料 |
2.2 制备方法 |
2.2.1 高能球磨制备纳米N160-TIB_2粉 |
2.2.2 HVOF技术制备纳米N160-TIB_2涂层 |
2.3 试样分析与表征 |
2.3.1 粉末粒度分析 |
2.3.2 微观组织结构分析 |
2.3.3 DSC分析 |
2.3.4 显微硬度测试 |
2.3.5 断裂韧性测试 |
2.3.6 孔隙率测试 |
2.3.7 涂层结合强度测试 |
2.3.8 氧化性能测试 |
2.3.9 热腐蚀性能测试 |
2.3.10 摩擦磨损性能测试 |
第三章 高能球磨制备热喷涂用纳米N160-TIB_2结构喂料 |
3.1 实验方法 |
3.2 实验结果 |
3.2.1 球磨粉末的形貌与微观组织 |
3.2.2 球磨粉末XRD衍射分析 |
3.2.3 球磨粉末粒度分布 |
3.2.4 球磨粉末晶粒尺寸与微观应变分布 |
3.2.5 球磨粉末TEM分析 |
3.3 分析与讨论 |
3.4 小结 |
第四章 HVOF喷涂纳米和常规微米N160-TIB_2复合涂层组织与性能 |
4.1 实验方法 |
4.2 实验结果 |
4.2.1 N160-TIB_2复合涂层的微观组织与结构 |
4.2.2 N160-TIB_2复合涂层XRD分析 |
4.2.3 纳米N160-TIB_2复合涂层TEM分析 |
4.2.4 纳米结构喂料及其相应涂层DSC分析 |
4.2.5 N160-TIB_2复合涂层基本性能研究 |
4.3 分析与讨论 |
4.3.1 N160-TIB_2复合涂层的微观组织与结构 |
4.3.2 N160-TIB_2复合涂层机械性能 |
4.4 小结 |
第五章 HVOF喷涂纳米和常规微米N160-TIB_2复合涂层高温氧化行为 |
5.1 实验方法 |
5.2 实验结果 |
5.2.1 复合涂层氧化动力学 |
5.2.2 循环氧化后复合涂层表面XRD分析 |
5.2.3 循环氧化后复合涂层表面形貌特征 |
5.2.4 循环氧化后复合涂层截面特征 |
5.3 分析与讨论 |
5.4 小结 |
第六章 HVOF喷涂纳米和常规微米N160-TIB_2复合涂层磨损性能研究 |
6.1 实验方法 |
6.2 实验结果 |
6.2.1 复合涂层滑动摩擦系数 |
6.2.2 复合涂层滑动磨损体积 |
6.2.3 复合涂层滑动磨损磨痕特征 |
6.2.4 复合涂层滑动磨损磨削特征 |
6.3 分析与讨论 |
6.4 小结 |
第七章 HVOF喷涂纳米和常规微米N160-TIB_2复合涂层热腐蚀行为 |
7.1 实验方法 |
7.2 实验结果 |
7.2.1 NA_2S0_4-30%K_2S0_4熔盐热腐蚀行为 |
7.2.2 NA_2S0_4-60%V_20_5熔盐热腐蚀行为 |
7.3 分析与讨论 |
7.3.1 热腐蚀机理 |
7.3.2 N160-TIB_2复合涂层的抗热腐蚀性能 |
7.4 小结 |
全文总结 |
参考文献 |
攻读博士学位期间取得的研究成果 |
致谢 |
附件 |
(9)大力发展纳米表面工程(论文提纲范文)
1 充满希望的纳米表面工程 |
2 纳米热喷涂开创了纳米表面工程新时代 |
3 纳米热喷涂涂层技术研究现状 |
3.1 WC/Co金属陶瓷热喷涂涂层 |
3.2 纳米结构热喷涂Al2O3/Ti O2陶瓷涂层 |
3.3 热障涂层 |
3.4 纳米结构固体自润滑涂层 |
4 发展纳米热喷涂涂层技术刻不容缓 |
5 几个研究前沿或研究重点问题 |
(10)等离子喷涂纳米结构Al2O3-13wt.%TiO2涂层(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 表面工程 |
1.1.1 表面工程技术的分类 |
1.1.2 表面涂镀层技术 |
1.2 热喷涂 |
1.2.1 热喷涂分类 |
1.2.2 热喷涂原理 |
1.2.3 等离子喷涂 |
1.3 纳米涂层 |
1.3.1 纳米涂层制备方法 |
1.3.2 纳米涂层前景 |
1.4 等离子喷涂纳米Al_2O_3-TiO_2 涂层 |
1.4.1 Al_2O_3 和TiO_2 性能 |
1.4.2 研究现状 |
1.4.3 目前存在的问题 |
1.5 选题意义和研究内容 |
1.5.1 选题意义 |
1.5.2 研究内容 |
第二章 试验材料、设备与试验方法 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验设备 |
2.2.1 喷雾干燥设备 |
2.2.2 等离子喷涂设备 |
2.2.3 力学性能检测设备 |
2.2.4 摩擦学试验设备 |
2.2.5 辅助设备 |
2.3 试验方法 |
2.3.1 喂料制备方法 |
2.3.2 涂层制备方法 |
2.4 检测方法 |
2.4.1 喂料检测 |
2.4.2 涂层检测 |
2.4.3 性能检测 |
第三章 喷涂喂料制备与性能检测 |
3.1 浆料制备 |
3.1.1 固含量的优化 |
3.1.2 粘结剂的优化 |
3.2 喷雾干燥 |
3.2.1 喷雾干燥原理 |
3.2.2 喷雾干燥优化 |
3.3 喂料烧结 |
3.3.1 烧结温度制度 |
3.3.2 烧结温度优化 |
3.4 性能检测 |
3.4.1 喂料基本性能 |
3.4.2 喂料物相分析 |
3.5 喂料水淬熄试验 |
本章小结 |
第四章 涂层制备与检测分析 |
4.1 等离子喷涂工艺的优化 |
4.1.1 等离子喷涂参数 |
4.1.2 工艺优化 |
4.2 涂层检测分析 |
4.2.1 涂层物相分析 |
4.2.2 涂层表面形貌 |
4.2.3 涂层断口形貌 |
4.2.4 涂层截面形貌 |
4.3 涂层形成过程 |
4.3.1 喂料加速、熔化过程 |
4.3.2 喂料沉积过程 |
本章小结 |
第五章 涂层力学性能 |
5.1 涂层的硬度 |
5.1.1 涂层显微硬度 |
5.1.2 统计学方法分析 |
5.1.3 涂层压痕形貌 |
5.2 涂层韧性 |
5.2.1 涂层韧性 |
5.2.2 韧性分析 |
本章小结 |
第六章 涂层摩擦学性能 |
6.1 涂层干磨损 |
6.2 涂层磨损形貌分析 |
6.3 涂层磨损机理分析 |
本章小节 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
四、热喷涂制备纳米涂层的研究现状与展望(论文参考文献)
- [1]高锰硅涂层的等离子喷涂制备及热电性能研究[D]. 吕明达. 哈尔滨工业大学, 2021(02)
- [2]金属/纳米氧化铝复合涂层制备及摩擦学性能研究[D]. 蔡宏章. 河南科技大学, 2020(07)
- [3]WC基涂层在NaCl介质中的泥沙冲蚀行为和机理[D]. 黄炎. 武汉理工大学, 2020(08)
- [4]钛合金等离子喷涂Al2O3-13wt.%TiO2涂层制备及摩擦学性能研究[D]. 李新芽. 江苏大学, 2019(02)
- [5]超音速火焰喷涂微纳米陶瓷涂层组织性能分析及激光重熔[D]. 郭华锋. 南京航空航天大学, 2018(01)
- [6]未烧结纳米YSZ粉体沉积及其对纳米涂层结构和性能的影响[D]. 赵岩. 大连海事大学, 2018(06)
- [7]多尺度微纳米WC-CoCr涂层的组织结构、性能及空蚀行为研究[D]. 丁翔. 武汉理工大学, 2017(07)
- [8]超音速火焰喷涂纳米Ni60-TiB2复合涂层及其耐磨耐蚀性能研究[D]. 吴姚莎. 华南理工大学, 2011(06)
- [9]大力发展纳米表面工程[J]. 王铀. 热喷涂技术, 2011(01)
- [10]等离子喷涂纳米结构Al2O3-13wt.%TiO2涂层[D]. 邹岩. 河北工业大学, 2010(03)