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等离子喷涂Al_2O_3-M硬面陶瓷复材的制备、组织和性能研究

作　者: 彭坤
导　师: 王飚
学　校: 昆明理工大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 等离子喷涂 陶瓷涂层 相变 激光重熔 耐磨蚀性 添加剂
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2002年
下　载: 566次
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内容摘要


本文介绍了用等离子喷涂制取Al2O3-M硬面陶瓷复材所采用的方法及过程。通过采用多种涂层设计、增加添加剂、喷后热处理、喷后激光重熔等方法采改善Al2O3硬面陶瓷涂层结合强度与性能。并利用X射线衍射、扫描电镜、大型金相显微镜等技术以及一些性能测试手段对喷涂Al2O3-M硬面陶瓷的相结构、相组成及其性能进行了研究。 通过仿真磷化工工况，实验结果显示经激光重熔后的Al2O3／Ni陶瓷涂层表现出较好的抗腐蚀、抗磨蚀性能。这是因为以α-Al2O3为原始粉末经等离子喷涂后形成的陶瓷涂层主要以亚稳相γ-Al2O3存在，同时存在部分稳定相α-Al2O3，涂层经激光重熔后，成为组织较均匀的结构。涂层中γ-Al2O3发生相变成为α-Al2O3。添加剂Ni明显提高Al2O3／Ni及与基材间的结合强度，这是由于两者的熔点相差较大，在Al2O3凝固之后Ni保持一段时间后才凝固，显示出明显的“液相烧结”作用，提高陶瓷涂层的结合强度；在冷却过程中，涂层内的金属元素Ni以液态填充到孔隙处，起到“自封孔”的作用，有效地降低了气孔率，从而提高涂层的抗腐蚀、抗磨蚀性能。 激光重熔使组分发生相变，且大大降低涂层中的气孔率、提高致密度、硬度提高，从而提高熔化层的质量。陶瓷涂层硬度虽取决于陶瓷成分本身性质，但合理涂层设计、加工工艺及激光重熔能较大提高陶瓷涂层硬度。喷涂后立即进行热处理，涂层不易脱落，具有较好的效果。

全文目录


中文摘要  17-18
英文摘要  18-19
第一章 绪论  19-27
  §1．1 等离子体喷涂陶瓷  20-22
    §1．1．1 氧化铝的性能  20-21
    §1．1．2 等离子喷涂Al_2O_3陶瓷  21-22
  §1．2 等离子喷涂陶瓷涂层的激光强化处理  22-24
  §1．3 本课题的研究意义与目的  24-27
第二章 试验原理、材料选用及主要设备  27-36
  §2．1 试验原理  27-28
  §2．2 材料选用  28-30
    §2．2．1 基材的化学成分表  28
    §2．2．2 陶瓷粉末材料  28-30
  §2．3 试验设备  30-36
    §2．3．1 等离子喷涂设备及其工作原理  31-34
      §2．3．1．1 等离子喷涂设备  31
      §2．3．1．2 等离子喷涂设备的工作原理  31-33
      §2．3．1．3 等离子喷涂工艺参数  33-34
    §2．3．2 激光重熔设备及其工作原理  34-36
第三章 等离子喷涂陶瓷涂层的磨蚀性能研究  36-52
  §3．1 前言  36-37
  §3．2 实验设计与样品制备  37-39
    §3．2．1 实验设计  37-39
      §3．2．1．1 涂层设计  37-38
      §3．2．1．2 工艺流程设计  38
      §3．2．1．3 喷涂工艺参数  38-39
      §3．2．1．4 喷涂后热处理  39
    §3．2．2 样品制备  39
  §3．3 实验结果  39-43
    §3．3．1 陶瓷涂层的显微硬度  39-40
    §3．3．2 陶瓷涂层的孔隙度  40-41
    §3．3．3 陶瓷涂层的抗腐蚀和抗磨蚀性能  41-43
      §3．3．3．1 腐蚀试验  41-42
      §3．3．3．2 磨蚀试验  42-43
  §3．4 分析讨论  43-52
    §3．4．1 涂层的微观结构分析  43-44
    §3．4．2 喷涂后进行热处理的必要性分析  44-46
    §3．4．3 涂层的硬度分析  46-47
    §3．4．4 涂层的气孔率分析  47-48
    §3．4．5 涂层的腐蚀性能分析  48-49
    §3．4．6 涂层的抗腐蚀和磨损性能分析  49-52
第四章 喷涂陶瓷涂层的激光强化探讨  52-72
  §4．1 前言  52-53
  §4．2 试验设计  53-55
    §4．2．1 试验设备  53-55
    §4．2．2 试验流程  55
  §4．3 试验结果  55-64
    §4．3．1 激光重熔后涂层的显微硬度  55-56
    §4．3．2 激光重熔后涂层的孔隙率  56
    §4．3．3 激光重熔后涂层的腐蚀磨损  56-57
    §4．3．4 汽蚀试验  57
    §4．3．5 激光重熔后涂层显微组织结构  57-61
    §4．3．6 涂层X射线衍射分析  61-64
  §4．4 分析讨论  64-72
    §4．4．1 金属／陶瓷界面  64-68
    §4．4．2 陶瓷涂层与基材金属的界面特征  68
    §4．4．3 激光重熔对涂层微观结构的影响  68-70
    §4．4．4 陶瓷涂层的孔隙率、硬度分析  70-71
    §4．4．5 激光重熔后陶瓷涂层的耐磨蚀、耐汽蚀分析  71-72
第五章 结论  72-74
  §5．1 Al_2O_3／Ni陶瓷涂层的相与显微组织  72
  §5．2 等离子喷涂陶瓷涂层设计  72-73
  §5．3 涂层的强化手段  73-74
参考文献  74-78
致谢  78

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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 > 金属复层保护
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