钛合金表面等离子堆焊耐磨自润滑涂层的研究

摘要

钛合金由于具有比强度高，耐蚀性能好，良好的抗氧化性和高温性能等优点，广泛应用于各种领域。但是，钛合金也存在摩擦系数大，耐磨性能差的缺点。近年来强化材料表面越来越多的选用等离子堆焊技术，其主要包括以下优点:低稀释率、高熔覆率、可以适用于多种金属粉末。本文采用等离子堆焊技术，在钛合金表面制备出耐磨自润滑的涂层。
　　在堆焊过程中对堆焊的镍基合金添加不同的润滑剂，根据不同的配比制备复合涂层。对堆焊工艺参数进行优化，选择最优的堆焊工艺参数，最终制得与基体结合良好的耐磨自润滑涂层。对等离子堆焊层的微观组织结构进行观察分析，总结微观组织的各个形貌特征。对等离子堆焊层的显微硬度进行测试，对比不同工艺参数下涂层显微硬度的变化特征，总结涂层的磨损机制与摩擦机理，测试不同涂层的电化学腐蚀性能。
　　通过等离子堆焊技术在TC4钛合金表面进行NiCrBSi涂层堆焊试验。改变焊接电流的大小分别得到不同的焊接涂层，分析其宏观形貌、稀释率、微观组织、裂纹率、微观硬度的不同，得到焊接电流对堆焊涂层质量的影响。
　　在堆焊合金粉末中分别添加Ni60/5％WS2、Ni60/10％WS2、Ni60/5％MoS2、Ni60/10％MoS2，分别探讨了工艺参数和不同含量润滑剂对堆焊层的宏观形貌及微观组织的影响。并对复合涂层的硬度和摩擦磨损性能进行测试，测试各个涂层的电化学腐蚀性能。
　　添加不同成分的润滑剂之后，涂层当中生成了不同的润滑相，添加一定量的WS2后涂层，与Ni60涂层相比磨损率变大，并且随着添加量的增加，涂层的磨损率随之增大。添加MoS2之后，涂层的摩擦系数有下降明显，并且随着添加量的增加，堆焊层的摩擦系数随之减小。添加MoS2后，涂层的耐腐蚀性与Ni60曲线相比能没有明显变化;当添加WS2后，涂层的腐蚀倾向变大，热力学稳定性减弱。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景和意义

1．2 表面堆焊技术

1．2．1 堆焊的应用背景

1．2．2 堆焊的分类

1．3 等离子堆焊技术

1．3．1 等离子堆焊的原理

1．3．2 等离子堆焊的优点

1．3．3 等离子堆焊材料

1．3．4 镍基堆焊材料

1．3．5 等离子堆焊工艺参数

1．4 堆焊镍基合金的研究现状

1．4．1 国外研究现状

1．4．2 国内研究现状

1．5 等离子堆焊技术的应用

1．6 本课题的研究内容及目的

第二章 试验材料及研究方法

2．1 试验材料

2．1．1 基体材料的选择及表面处理

2．1．2 堆焊层合金材料的选择

2．2 等离子堆焊设备及试验方案

2．3 试验的工艺流程及设备

2．3．1 堆焊层显微组织分析

2．3．2 堆焊层显微硬度测试

2．3．3 堆焊层摩擦磨损性能测试

2．3．4 堆焊层电化学腐蚀性能测试

第三章 等离子堆焊Ni60涂层的研究

3．1 Ni60堆焊层的表面质量分析

3．2 Ni60堆焊层的微观组织分析

3．2．1 堆焊层微观组织相

3．2．2 焊接电流对堆焊层微观组织影响

3．3 Ni60堆焊层裂纹分析

3．4 Ni60堆焊层显微硬度分析

3．5 本章小结

第四章 等离子堆焊Ni60／WS2自润滑涂层的研究

4．1 Ni60／WS2自润滑涂层的宏观质量

4．1．1 Ni60／5％WS2自润滑涂层宏观质量分析

4．1．2 Ni60／10％WS2自润滑涂层宏观质量分析

4．2 Ni60／WS2自润滑涂层微观组织

4．2．1 Ni60／5％WSz自润滑涂层微观组织分析

4．2．2 Ni60／10％WS2自润滑涂层微观组织分析

4．3 Ni60／WS2自润滑涂层显微硬度分析

4．3．1 Ni60／5％WS2自润滑涂层显微硬度分析

4．3．2 Ni60／10％WS2自润滑涂层显微硬度分析

4．4 添加WS2涂层硬度与Ni60涂层硬度的比较

4．5 本章小结

第五章 Ni60／MoS2自润滑涂层的研究

5．1 等离子堆焊工艺参数对涂层质量的影响

5．1．1 焊接电流对Ni60／5％MoS2涂层质量的影响

5．1．2 焊接电流对Ni60／10％MoS2涂层质量的影响

5．2 等离子堆焊工艺参数对涂层微观组织的影响

5．2．1 焊接电流对Ni60／MoS2等离子堆焊涂层微观组织影响

5．2．2 Ni60／MoS2堆焊层微观组织

5．3 Ni60／MoS2堆焊层硬度分析

5．4 本章小结

第六章 堆焊层摩擦磨损性能及电化学腐蚀分析

6．1 Ni60堆焊层摩擦磨损性能分析

6．2 不同WS2添加量时堆焊层的摩擦磨损性能

6．3 不同MoS2添加量时堆焊层的摩擦磨损性能

6．4 不同涂层的电化学腐蚀分析

6．5 本章小结

第七章 结论

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢