用于磁悬浮轴承系统中准晶涂层的性能研究

摘要

为了防止磁悬浮轴承系统掉电或失效后高速转子对整个系统造成危害，主动磁悬浮轴承还需要一对保护轴承作为高速转子的临时支承。本文基于组成保护轴承的部件——滚动轴承常因高速转子跌落在保护轴承上带来巨大冲击、振动和摩擦发热发生破坏而无法起到保护支撑作用，以改善滚动轴承材料表面特性为基本出发点，利用准晶材料的高硬度、低摩擦磨损、耐高温和抗氧化等诸多优良性能，采用等离子喷涂——激光重熔工艺在GCr15轴承钢、9Cr18不锈钢基材上成功制得Al-Cu-Fe准晶涂层，并利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计等测试设备，对所制备涂层的微观形貌、相成分含量、显微硬度、涂层与基体结合强度、摩擦磨损性能、耐高温氧化和热震性能进行了观察、测试和分析。
　　研究结果表明：采用大气等离子喷涂方法制备Al70Cu20Fe10准晶涂层，以喷涂电压、电流为控制变量，50V/400A工艺参数下制得涂层显微硬度最高，有较高准晶相含量，与基体结合状态良好，同一喷涂工艺参数下，9Cr18基材较GCr15基材制得涂层更为光滑致密；等离子喷涂准晶涂层经激光重熔工艺处理后，涂层显微硬度、致密程度得到显著提高，其中1000W/240mm/min激光重熔工艺参数下获得准晶涂层性能最为优越；对准晶涂层进行性能测试表明，激光重熔涂层与基体冶金结合强度高达50MPa，平均滑动干摩擦系数为0.18，摩擦系数、磨损量均低于等离子喷涂涂层和基体材料，350℃100h高温氧化和400℃100次热震循环试验后涂层组织成分未见变化，热震后由于内应力作用个别试样有些许裂纹产生，如何降低涂层内应力问题有待进一步研究。

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缩略语

第一章 绪论

1.1 磁悬浮轴承系统概述

1.2 保护轴承概述

1.3 表面工程技术及其在改善轴承材料特性方面的应用

1.4 准晶涂层的研究现状

1.5 等离子喷涂技术及其在准晶涂层制备中的应用

1.6激光技术及其在准晶涂层制备中的应用

1.7 课题研究内容及论文内容安排

第二章 试验材料、设备及研究方法

2.1 试验所用材料

2.2 制备涂层设备

2.3 准晶涂层结构和性能的测试方法

2.4 本章小结

第三章 等离子喷涂—激光重熔工艺制备准晶涂层

3.1等离子喷涂制备Al-Cu-Fe准晶涂层

3.2 等离子喷涂准晶涂层的检测与分析

3.4 激光重熔等离子喷涂涂层的检测与分析

3.5 本章小结

第四章 等离子喷涂、激光重熔准晶涂层性能评定

4.1 涂层结合强度

4.2 涂层摩擦磨损性能

4.3 耐高温氧化及热震性能测试

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 课题进一步研究展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文