等离子喷涂制备难熔金属涂层及其组织和性能的研究

摘要

随着当今全球科学技术的不断发展，愈加复杂的生产工况对机械设备提出更加严苛的技术要求。为了使机械零部件满足极端工况条件的使用需求，采取更换零部件材料的传统做法显然存在较大的技术难度与较高的成本。等离子喷涂技术在不改变原有材料的基础上，可以使材料具备更优异的性能及更广阔的适用范围，因此引起人们极大的关注。 本文通过等离子喷涂技术制备纯 Ta 涂层，研究涂层的粗糙表面在不同载荷下的摩擦与磨损性能。随后采用等离子喷涂技术制备纯Mo涂层，研究工艺参数变化对涂层组织与性能的影响。最后在特定的工艺参数下，利用等离子喷涂技术制备具有特殊形貌的Mo 涂层，使用对比实验分别研究涂层在粗糙表面和光滑表面的摩擦与磨损性能。具体研究内容及结论如下： （1）通过等离子喷涂技术在45#钢表面制备纯Ta涂层，研究了工艺参数的变化对于涂层组织结构、表面形貌以及摩擦性能的影响，并对不同载荷下涂层与对偶件的摩擦磨损性能进行了讨论，结果表明：工艺参数的变化对涂层的表面形貌和组织结构产生较大影响，电流的相对上升会引起涂层氧化加剧，涂层的粗糙表面在加入润滑剂的条件下摩擦时，产生突起的金属峰局部被削平的现象，而涂层自身的磨损较小。 （2）通过等离子喷涂制备Ta涂层的实验证明，工艺参数对涂层的表面形貌具有较大的影响。因此采用等离子喷涂技术在45#钢表面制备纯Mo涂层，进一步系统研究了工艺参数对于Mo涂层组织结构、表面形貌、粗糙度及硬度的影响。结果表明：等离子喷涂过程中电压参数变化对涂层表面形貌、粗糙度的影响较之电流参数变化对其影响更为明显；当等离子喷涂电压为165 V，电流为360 A时，制备出的纯Mo涂层沉积率较高且具有较好的组织和性能。 （3）在前述实验的基础上，通过设定特殊的等离子喷涂工艺参数，制备出表面均匀分布Mo金属颗粒的磨砂涂层，与此同时，采用相同工艺参数制备Mo涂层，随后经抛光处理获得光滑的表面。利用微动摩擦实验对比研究磨砂涂层与光滑涂层的摩擦磨损特性。结果表明：表面覆有金属颗粒的磨砂涂层在100 N的载荷下具有优异的耐磨性以及较低的摩擦系数，而光滑涂层在相同的100 N载荷下发生了严重的磨损。在10 N、20 N和60 N的较低载荷下，光滑涂层的耐磨性与摩擦系数均优于磨砂涂层。

目录

声明

第1章 绪 论

1.1热喷涂技术概述

1.2 难熔金属材料概述

1.3课题的选题及主要研究内容

第2章 实验设备及检测方法

2.1 实验材料

2.2 实验设备

2.3 技术路线

2.4 检测与表征

第3章 等离子喷涂制备Ta涂层的组织和性能

3.1 引言

3.2 实验材料与制备

3.3 涂层物相分析

3.4 涂层表面形貌

3.5 涂层的摩擦与磨损性能

3.7 本章小结

第4章 等离子喷涂制备Mo涂层的组织和性能

4.1 引言

4.2 实验材料及制备

4.3 涂层物相分析

4.4 涂层表面形貌

4.5 涂层截面分析

4.6 涂层硬度及粗糙度

4.7本章小结

第5章 表面形貌对Mo涂层的摩擦磨损影响

5.1 引言

5.2 实验材料及制备方法

5.3 涂层物相分析

5.4 涂层表面形貌

5.5 涂层摩擦系数分析

5.6 涂层磨损分析

5.7 对偶件的磨损分析

5.8 磨痕形貌图像

5.9 磨痕EDX分析

5.10 磨痕三维轮廓分析

5 . 11 本章小结

结论

参考文献

致谢

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