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海绵钛反应釜抗高温氧化涂层制备及机理研究

作　者: 于欣
导　师: 曲彦平
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 电弧喷涂抗高温氧化性氧化机理过渡层
分类号: TG174.442
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

由于海绵钛反应釜常常工作在高温高湿环境下,因此很容易发生高温氧化现象。建材行业正在使用的反应釜超过一年以上的,均发生了不同程度的氧化腐蚀,氧化严重的,仅仅使用四五年就完全报废,反应釜的高温氧化不仅造成资源的极大浪费,而且还严重影响安全生产。因此,研究了解和掌握金属材料高温氧化的规律,运用这方面的理论知识以减少或抑制高温氧化反应,必然会减少或挽回氧化反应引起的损失,促进各领域的发展。本实验采用电弧喷涂方法制备高温抗氧化涂层,以Q235号锅炉钢为基体,分别喷涂Al涂层,45CT涂层及两者的复合涂层。然后用封孔剂对喷涂层进行封孔处理。通过实验比较,得出相同条件下,喷涂层厚度为0.2,0.4,0.6,0.8,1.0mm的五种涂层中,0.6mm厚度的涂层具有最优的抗氧化性能。将喷涂层厚度为0.6mm的三种涂层分别在780℃和980℃温度下进行高温氧化实验,并测量其增重量。采用X射线衍射仪(XRD),扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等现代分析手段,对涂层进行观察和分析,研究并讨论了涂层的抗氧化机理。通过观察和数据分析,得出以下结论:三种涂层均具有抗高温氧化性,其中,45CT涂层的抗高温氧化性能最好,Al涂层次之,复合涂层的抗高温氧化性能最差。高温氧化后,Al涂层和复合涂层的氧化皮都有一定剥落,涂层组织结构比较疏松,涂层对基体的保护作用减弱。45CT涂层表面完整,形成的Cr2O3具有优良的抗高温氧化性,保护基体不被氧化。三种涂层和基体结合处,均有一层过渡层,该过渡层既加强了涂层和基体的结合强度,又可以起到抑制元素扩散,进一步保护基体的作用。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章绪论  10-27
  1.1 金属的氧化  10-13
  1.2 金属抗氧化措施  13-14
    1.2.1 真空法  13-14
    1.2.2 保护气氛法  14
    1.2.3 保护涂层法  14
  1.3 表面热喷涂技术  14-22
    1.3.1 热喷涂材料的要求  15-16
    1.3.2 热喷涂涂层形成的原理  16
    1.3.3 涂层与基体的结合机理  16-17
    1.3.4 热喷涂技术分类  17-19
    1.3.5 热喷涂技术的发展与应用  19-21
    1.3.6 热喷涂技术未来发展方向  21-22
  1.4 材料的氧化性能  22-26
    1.4.1 钢材的氧化  22-23
    1.4.2 铝涂层抗氧化作用  23-24
    1.4.3 45CT 涂层的抗氧化作用  24-26
  1.5 课题的研究目的及研究内容  26-27
第二章实验材料及方法  27-34
  2.1 实验材料  27
  2.2 实验设备  27
  2.3 电弧喷涂工艺  27-30
    2.3.1 待喷涂表面的净化处理  27-28
    2.3.2 待喷涂表面的粗化处理  28
    2.3.3 电弧喷涂工艺规范参数  28-29
    2.3.4 本实验电弧喷涂工艺参数如表2.1  29
    2.3.5 涂层加工与后处理  29-30
  2.4 高温氧化实验  30-31
    2.4.1 氧化实验内容  30
    2.4.2 氧化增重实验  30-31
  2.5 SEM 试样的制备  31-32
  2.6 涂层组织观察与结构分析  32-34
    2.6.1 扫描电镜（SEM）观察  32-33
    2.6.2 X 射线衍射分析  33-34
第三章实验结果与分析  34-51
  3.1 最优厚度涂层的确定  34-36
  3.2 氧化实验  36-48
    3.2.1 基体与最优厚度涂层氧化实验  36-38
    3.2.2 三种涂层高温氧化实验  38-48
  3.3 氧化机理分析  48-51
第四章结论  51-52
参考文献  52-55
在学研究成果  55-56
致谢  56

海绵钛反应釜抗高温氧化涂层制备及机理研究

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