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铝基材制备耐磨涂层的影响因素及性能研究

作　者: 赵杰
导　师: 张祥林
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 铝合金 耐磨涂层 超音速火焰喷涂 工艺参数 性能 NiAl
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 45次
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内容摘要


铝合金材料作为轻量化的材料,在节能和减排等方面有着广泛的应用。然而铝合金材料表面耐磨性能较差的缺点,限制了其在汽车、模具等领域的进一步应用。本论文选择中等强度的6061-T651铝合金作为研究对象,烧结型WC-17Co粉末作为喷涂材料,试图在铝合金表面制备性能优良的WC涂层,以提高铝合金基体的耐磨性。本论文主要研究了制备WC涂层的工艺参数、涂层中相的成分、NiAl打底层对涂层性能的影响,以及喷涂距离对喷涂颗粒扁平化的影响。实验使用环境扫描电镜和能谱仪对涂层的组织结构和成分进行了研究;使用显微硬度计对涂层硬度的分布和各工艺参数对涂层性能的影响进行了分析;使用电子万能试验机对涂层的结合强度进行了测量;使用专业软件计算了每种工艺参数下涂层的孔隙率。研究结果表明:最优的涂层结合强度为42.42MPa,孔隙率为5%。最佳的工艺参数为:送粉电流20μA,煤油量14 L/h ,喷涂距280mm,氧气流量22m3/h,氮气流量15m3/h ;煤油量对涂层的结合强度和孔隙率影响尤为明显。当喷涂距离为320mm时,颗粒扁平化和熔融的状态最佳,过长的喷涂距离会造成涂层结合强度的下降和增大孔隙率。从能谱分析的结果得知,涂层内的成分之间发生了互扩散,并且氮气的加入不会对涂层中的成分造成影响。由于NiAl粉末质量轻,在超音速焰流中很难被加速,因此借助于NiAl打底涂层对涂层结合强度的提高贡献不大,但是由于NiAl涂层的硬度介于铝合金和WC涂层之间,其作为缓冲涂层,可以提高耐磨涂层的使用寿命。

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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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