二硫化钼和石墨添加剂对镍基涂层组织和性能的影响

摘要

镍基涂层在磨损过程中由于摩擦系数高，经常造成严重的粘着磨损，制约了镍基涂层在摩擦部件上的应用。所以探讨在镍基喷涂材料中加入固体润滑剂(Ni包MoS2和Ni包石墨)，制备成镍基复合润滑涂层，对其组织和性能进行研究。并且，采用配方均匀设计方法设计试验方案，探讨两种固体润滑剂同时加入时的协同作用效果，寻找最优粉末配方。采用超音速火焰喷涂技术制备涂层。 研究表明：喷涂原材料采用Ni包覆粉末可以有效防止喷涂过程中MoS2和石墨固体润滑相的氧化分解。Ni60涂层中分别加入Ni包MoS2和石墨后，涂层的显微硬度、结合强度和滑动摩擦系数均随润滑剂含量的增加而下降；当润滑剂的质量分数达到30％时候，复合涂层的耐磨性最佳。 镍基涂层的磨损机制主要是粘着磨损和疲劳磨损，润滑剂的加入，减少了粘着磨损。加入Ni包MoS2的金属基复合润滑涂层的摩擦系数与载荷无关，其磨损失重随载荷增加而增大。对于含Ni包石墨润滑涂层随着载荷的增加，磨损量不断上升，摩擦系数呈下降趋势。而速度增加，磨损量和摩擦系数均加大。通过均匀设计软件分析得知，Ni包MoS2与Ni包石墨具有协同效应，并对Ni60涂层的性能具有显著的影响。并且摩擦学性能优于单独使用润滑剂的涂层。当Ni包MoS2为33.06wt％，Ni包石墨为13.00wt％时所制备的涂层具有最佳的摩擦学性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 前言

1.1选题背景及意义

1.2超音速火焰(HVOF)喷涂技术概述

1.2.1 HVOF喷涂技术的发展

1.2.2 HVOF喷涂的原理及特点

1.2.3涂层与基材的结合机理

1.2.4热喷涂材料的研究现状

1.2.5超音速火焰喷涂的应用现状

1.3固体润滑技术

1.3.1固体润滑的作用

1.3.2固体润滑剂的应用场合

1.3.3固体润滑剂应有的特性

1.3.4固体润滑剂的优缺点

1.3.5固体润滑剂的种类

1.3.6固体润滑材料的发展趋势

1.4金属基与陶瓷基润滑材料概况

1.5研究内容

第二章 润滑材料设计和均匀设计介绍

2.1干滑动摩擦机制

2.2固体润滑机理

2.3固体润滑材料设计

2.3.1设计依据

2.3.2固体润滑材料的选用原则

2.4 MoS2和石墨的性质和应用

2.5润滑组元的选用

2.6均匀设计

2.6.1均匀设计简介

2.6.2均匀设计表的使用

2.6.3均匀设计和正交设计的比较

2.6.4配方均匀设计

2.7本章小结

第三章 涂层的制备及组织性能测试方法

3.1涂层的制备

3.1.1试验材料

3.1.2涂层制备方法

3.1.3喷涂工艺参数的确定

3.1.4涂层编号

3.2涂层性能测试和评价方法

3.2.1涂层结合强度测定

3.2.2涂层显微硬度

3.2.3涂层滑动磨损性能

3.3涂层微观组织及成分分析

3.3.1涂层光学显微组织分析

3.3.2涂层表面形貌分析

3.3.3涂层成分分析

3.4本章小节

第四章 二硫化钼添加剂对Ni60涂层组织和性能的影响

4.1试验方案

4.2涂层的显微组织分析

4.2.1粉末形态

4.2.2涂层物相分析

4.2.3涂层的组织特征

4.3涂层的力学性能测试与分析

4.3.1涂层显微硬度测试和分析

4.3.2涂层结合强度的测试和分析

4.4 MoS2对镍基涂层的摩擦学性能的影响

4.4.1 Ni包MoS2的含量对镍基涂层摩擦学性能的影响

4.4.2载荷对涂层摩擦磨损性能的影响

4.4.3涂层摩擦表面分析

4.5本章小节

第五章 石墨添加剂对Ni60涂层组织性能的影响

5.1试验方案

5.2固体润滑涂层的显微组织分析

5.2.1涂层物相分析

5.2.2涂层的组织特征

5.3涂层的力学性能测试与分析

5.3.1涂层显微硬度测试和分析

5.3.2涂层结合强度的测试和分析

5.4石墨对镍基涂层的摩擦学性能的影响

5.4.1 Ni包覆石墨的含量对镍基涂层摩擦学性能的影响

5.4.2载荷和摩擦速度对摩擦系数和磨损失重的影响

5.4.3涂层摩擦表面分析

5.5本章小节

第六章 二硫化钼和石墨对Ni60涂层协同作用

6.1均匀设计试验软件

6.2试验方案

6.3均匀设计试验结果及数据处理

6.3.1抗拉结合强度

6.3.2摩擦系数

6.3.3磨损失重

6.4均匀试验小结

6.5涂层性能比较分析

6.6本章小节

结论

参考文献

攻读学位期间取得的成果

致谢