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氩弧熔覆—注射金刚石复合涂层研究

作　者: 常杰
导　师: 刘爱国
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 氩弧熔覆-注射金刚石烧损组织耐磨性
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 25次
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内容摘要

本文针对目前用于制造金刚石耐磨层的方法存在结合强度低、金刚石烧损等问题,以预置Ni基自溶性合金的Q235钢作为试验用材,选用35~40目(420~500μm)的镀镍金刚石颗粒作为注射材料,采用氩弧熔覆-注射技术制备出低成本的耐磨涂层,为金刚石耐磨层的制备探索一条新途径。以工作电流、送粉量、扫描速度等作为可调参数进行工艺试验,确定制备复合涂层的优化工艺参数,并通过SEM、XRD及EDS对复合涂层组织及金刚石与胎体合金的结合情况进行分析;采用显微硬度仪进行显微硬度测量,摩擦磨损试验机进行磨损性能检测。实验结果表明,镀镍后的金刚石能够顺利进入熔池并在一定深度均匀分布,涂层内组织致密,金刚石颗粒完整,边缘棱角分明。涂层内相组成主要有(Fe,Ni)固溶体、Fe23B6、Ni和C(金刚石)。单道涂层内金刚石周围有一明显未熔化的Ni层,说明金刚石无烧损现象,Ni层与胎体合金属于冶金结合。熔池内不同深度部位金刚石颗粒周围镍层的溶解量不同,上部颗粒低于中部颗粒。多道搭接涂层的非搭接区与单道涂层相同,镀Ni层保存良好,金刚石无烧损。而搭接区内第一次注入的金刚石在二次加热的作用下,镀Ni层完全溶解于胎体金属,金刚石棱角消失,开始烧损。氩弧熔覆-注射金刚石复合涂层的平均显微硬度约为HV0.2360左右,高于氩弧熔覆Ni基合金的硬度值。多道搭接的搭接区自上而下硬度分布均匀波动,未表现出显著的变化。由摩擦磨损实验可得,氩弧熔覆-注射金刚石复合涂层的耐磨性大大提高,单道复合涂层的耐磨性是Q235钢的56倍,多道复合涂层的耐磨性是Q235钢的46倍。金刚石复合涂层的磨损形式以磨料磨损为主,伴随着粘着磨损。磨损后的金刚石颗粒主要有完整、磨耗、破碎三种形态,且其边缘仍保持与胎体合金的良好结合,没有出现裂缝、颗粒脱落。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-23
  1.1 课题的目的及意义  9-10
  1.2 国内外相关领域发展概况  10-20
    1.2.1 金刚石涂层的应用  10-11
    1.2.2 金刚石涂层的制备方法  11-20
  1.3 熔化-注射技术  20-21
  1.4 本课题主要研究内容  21-23
第2章实验材料设备及研究方法  23-28
  2.1 实验材料  23-25
    2.1.1 母材  23
    2.1.2 预置自熔性合金层材料  23-24
    2.1.3 注射材料  24-25
  2.2 实验设备  25
  2.3 组织成分分析方法  25-26
    2.3.1 金相试样的制备及观察  25-26
    2.3.2 X 射线衍射分析  26
  2.4 性能分析方法  26-27
    2.4.1 复合材料层显微硬度测量  26
    2.4.2 复合材料层磨损实验  26-27
  2.5 本章小结  27-28
第3章氩弧熔覆-注射金刚石工艺研究  28-37
  3.1 前言  28-29
  3.2 氩弧熔覆-注射金刚石工艺试验  29-35
    3.2.1 60~80 目金刚石熔覆-注射  29
    3.2.2 35~40 目金刚石熔覆-注射  29-35
  3.3 多道搭接工艺试验  35-36
  3.4 本章小结  36-37
第4章氩弧熔覆-注射金刚石复合涂层组织分析  37-52
  4.1 复合涂层物相分析  37-38
  4.2 单道复合涂层组织形貌分析  38-44
    4.2.1 复合涂层内不同深度部位组织分析  39-42
    4.2.2 金刚石周围镍层与胎体合金的结合界面分析  42-44
  4.3 多道复合涂层组织形貌分析  44-51
    4.3.1 非搭接区中部颗粒组织  45-47
    4.3.2 搭接区组织  47-48
    4.3.3 搭接区内的金刚石颗粒  48-51
  4.4 本章小结  51-52
第5章氩弧熔覆-注射金刚石复合涂层性能分析  52-60
  5.1 复合涂层的显微硬度  52-53
  5.2 复合涂层的摩擦磨损实验  53-59
    5.2.1 磨损实验结果及分析  53-55
    5.2.2 复合涂层和基体的磨损性能分析  55-59
  5.3 本章小结  59-60
结论  60-61
参考文献  61-66
致谢  66

氩弧熔覆—注射金刚石复合涂层研究

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