二硫化钼和石墨添加剂对镍基涂层组织和性能的影响

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 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和石墨的性质和应用'>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
• 2 对镍基涂层的摩擦学性能的影响'>4.4 MoS₂对镍基涂层的摩擦学性能的影响
• 2 的含量对镍基涂层摩擦学性能的影响'>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