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表面衬瓷层性能和组织分析

作　者: 朴新欣
导　师: 韩亚苓；孙泰礼
学　校: 沈阳工业大学
专　业: 材料学
关键词: 氧化锆预渗入法涂层显微组织
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

针对表面工程技术研究中普遍存在的制备工艺复杂、衬瓷层易剥落等问题,本文采用一种新的衬瓷技术——预渗入法衬瓷,获得了均匀、致密且颗粒呈梯度分布的衬瓷层。该技术做法是预先将坯体造孔,然后使纳米陶瓷复合粉进入坯体的孔中,再在气氛保护条件下烧结,使陶瓷复合粉与基体材料之间形成冶金结合界面。由于在未烧结之前,强化相(纳米陶瓷粉)已经进入坯体孔隙内,因此称该方法为预渗入法衬瓷技术。该方法克服了以往基体与陶瓷涂层之间容易剥落的缺点。本实验通过成分设计、样品制备,对衬瓷层显微组织进行检测,正确确定了预渗入法衬瓷的化学组成和工艺参数,对衬瓷层及其界面进行正确的表征。实验中以木屑或淀粉作为造孔材料,与铁、镍等坯体粉料混和均匀后干压成型,经过预排塑制备成带孔坯体;以5Y-ZrO2纳米粉料和镍粉为主要原料制成料浆,然后施于带孔坯体表面,使陶瓷颗粒进入坯体孔洞中;在真空或氩气保护环境下进行烧结后获得衬瓷样品。通过实验确定了淀粉为最佳造孔剂,淀粉加入量为10%时,所形成的孔洞分布均匀,满足预渗入法衬瓷技术要求;能谱检测发现氧化锆陶瓷相从表面向基体呈递减趋势;通过SEM图片分析发现,烧结样品中复合粉与基体金属之间的界面分为两种类型,一种是复合粉烧结后形成灰-白相间区形貌,该区域与周围基体金属之间形成成分互相渗透的模糊界面。另一种是烧结后的复合粉形成与周围金属分离的孤立的颗粒。实验表明:在较低烧结温度下,衬瓷层密度较低,显微组织疏松;在较高温度下烧结时,可获得致密且结合牢固的衬瓷层,由此确定最佳衬瓷温度为1020～1050℃。陶瓷复合粉中氧化锆含量从10%增加到40%时,衬瓷层厚度没有明显变化,但是衬瓷层中的陶瓷颗粒分布密度却逐渐增加。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-10
第一章前言  10-24
  1.1 表面技术的意义、目的与途径  10-11
    1.1.1 表面技术的意义  10
    1.1.2 表面技术的目的与途径  10-11
  1.2 表面涂层技术分类及简介  11-20
    1.2.1 热喷涂工艺  11-12
    1.2.2 堆焊技术  12-13
    1.2.3 化学镀  13-15
    1.2.4 激光熔敷技术  15-18
    1.2.5 等离子喷涂技术  18
    1.2.6 物理气相沉积技术  18-19
    1.2.7 化学气相沉积技术  19-20
  1.3 表面涂层技术的应用  20-22
    1.3.1 表面技术在结构材料以及工程构件和机械零部件上的应用  20-21
    1.3.2 表面技术在功能材料和元器件上的应用  21
    1.3.3 表面技术保护环境方面的一些应用  21-22
    1.3.4 表面技术在研究和生产新型材料中的应用  22
    1.3.5 表面技术在航空领域的应用  22
  1.4 本课题的研究内容及意义  22-24
    1.4.1 本课题的研究内容  22-23
    1.4.2 本课题的目的及意义  23
    1.4.3 本课题的难点  23-24
第二章实验方法与设备  24-34
  2.1 实验原料及成分设计  25-28
    2.1.1 实验原料  25
    2.1.2 成分设计  25-28
  2.2 坯体的制备  28-29
    2.2.1 混料  28-29
    2.2.2 烘干  29
    2.2.3 成型  29
  2.3 涂层的制备  29-30
    2.3.1 PVB 的制备  29
    2.3.2 混料  29
    2.3.3 坯体预排塑  29-30
    2.3.4 施浆工艺  30
  2.4 样品的烧结工艺  30-31
  2.5 显微组织分析  31
  2.6 性能检测  31
    2.6.1 硬度检测  31
    2.6.2 耐磨性检测实验  31
    2.6.3 抗热震性检测实验  31
  2.7 实验设备  31-34
第三章实验结果与分析  34-49
  3.1 氧化锆颗粒在衬瓷层中的分布  34-37
  3.2 衬瓷层中陶瓷相与周围金属的结合方式  37-41
    3.2.1 界面模糊互相渗透类型  37-39
    3.2.2 陶瓷在基体金属中孤立存在  39-41
  3.3 影响衬瓷层致密性的因素  41-43
  3.4 衬瓷层厚度与化学组成的对应关系  43-46
  3.5 衬瓷性能检测分析  46-49
    3.5.1 硬度检测结果  46-47
    3.5.2 耐磨性实验  47
    3.5.3 抗热震性检测结果分析  47-49
第四章结论  49-50
参考文献  50-53
在学研究成果  53-54
致谢  54

表面衬瓷层性能和组织分析

内容摘要

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