文档介绍：北京工业大学
博士学位论文
含非晶涂层制备及其晶化规律研究
姓名:傅斌友
申请学位级别:博士
专业:材料加工工程
指导教师:李晓延;贺定勇
20090501
摘要本文从非晶合金成分设计和喷涂工艺参数优化两方面出发,.,合金系非晶形成能力的影响机制及规律;在优化工艺参数条件下制备了不同非晶含量的基非晶合金涂层,建立了非晶相含量与涂层微结构特征的影响关系,并研究了非晶合金涂层的摩擦磨损与磨粒磨损行为及其相应的磨损机理。探讨了不同退火温度下基非晶合金涂层微结构的演化机制,及其对涂层组织及性能的影响。主要研究结果如下:采用电弧喷涂方法制备非晶涂层,:喷涂电流缤康缪,压缩空气压力,喷涂距离T谟呕缤抗ひ詹问跫轮票噶瞬煌蔷嗪康腇晶涂层,涂层由变形良好的扁平化粒子相互搭接堆积而成,呈典型的层状结构形貌,通过图像分析软件测量涂层孔隙率在.%范围内。制备的非晶涂层显微硬度超过,结合强度可达哂诔<材料电弧喷涂涂层的结合强度。涂层耐磨粒磨损性能约为钢的倍以上,主要磨损机制为涂层脆性断裂和硬质相脆性剥落;涂层摩擦磨损过程中保持较低的摩擦系数,随非晶含量的提高摩擦系数逐渐减小,在经过米摩擦磨损测试后,其磨损量仅为钢的%.%,涂层的摩擦磨损机制主要以疲劳断裂为主。随涂层中非晶含量增加,涂层耐磨粒磨损与耐摩擦磨损性非晶涂层在妗℃预热处理过程中,涂层中非晶相组织只发生结构驰豫,仍保持非晶合金的结构状态。在却砉讨型坎阒蟹蔷嗤耆ň化,晶化析出相主要为富相和,扰鸹镉仓氏唷T。。处理时,保温∈保坎阒芯Щ嗑Я;郝ご螅Я3叽缡贾毡3衷谀擅拙范围内。涂层在热处理过程中逐步致密化,孔隙率降低。涂层在非晶晶化前,随着热处理温度上升,显微硬度增加,耐磨粒磨损和摩擦磨损性能缓慢下降;热处理温度达到时,涂层完全晶化,之后随着热处理温度的上升,涂层显微硬度缓慢下降,耐磨粒磨损和摩擦磨损性能趋于稳定。能增加。
关键词:非晶涂层:电弧喷涂;性能;晶化;北京工业大学工学博士学位论文
,.ィ甌甌.:;::產瑃%一疭—、杭、柝甌,.,··.
篴甌甌,籥,籥;籧北京工业大学工学博士学位论文疭,...
躲烨吼蝉日期:幽新妣多矽独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑签名:
第绪论选题背景和意义磨损和腐蚀是金属零部件最主要的失效形式,据国外工业发达国家统计,每年钢材腐蚀损失占钢材总产量%,经济损失占国民经济总产值ィ纠。在工业领域,有%.%的机器是因摩擦磨损而报废,。美国每年由于磨损造成的经济损失约占国民生产总值的ィ己纤那б诿涝!】。我国国家科委对金属腐蚀情况作过调查,根据调查初步推算我国仅因金属腐蚀每年所造成的损失达亿元之多8骼嗄ニ稹⒏蚀所引起的失效往往发生于材料及其构件的表面。为了提高零件的可靠性,延长使用寿命;研究人员开发了大批实用、先进的表面工程技术修复或强化零件表面;制备出优于本体材料性能的表面功能薄层,赋予零件防腐蚀、耐磨损等性能。非晶态合金由于金属原子的排列是长程无序的,不存在结晶金属存在的晶界、缺陷、偏析和析出物等,表现出各向同性。非晶态合金的这种结构决定了它具有许多晶态金属所不具备的优异性能,如高硬度、高强度及优异的耐磨、耐腐蚀性能【R虼耍臃蔷Ш辖鹦阅苡攀频慕嵌瘸龇ⅲ魑9δ懿牧暇哂懈蟮应用潜力。而将非晶合金与表面工程结合起来,采用现代先进热喷涂技术制备表面非晶涂层就是对非晶合金制备技术的新开拓。热喷涂技术的显著特点之一是喷涂粒子具有很高的冷却速度,单个熔融粒子的典型冷却速度大于/饩鸵味着每一个熔融粒子都是快淬材料,只要喷涂合金成分适宜,工艺适当,就能够形成非晶相。热喷涂技术作为最有希望的大面积非晶涂层制备方法之一已开始引起广泛关注【】。目前开发出的非晶涂层体系中基和基是最为合适的表面防护涂层材料,但是从实用角度考虑,基涂层高昂的成本限制了其大范围的推广应用,而基非晶合金涂层在保持优异的耐磨耐腐蚀性能的同时,又具有较高的性价在涂层制备工艺方面,常用的方法有等离子喷涂、超音速火焰喷涂、爆炸喷涂等,这些喷涂方法的一个