超音速火焰喷涂粉末制备工艺研究

论文摘要

超音速火焰喷涂作为一种制作高质量涂层的表面强化技术,越来越受到国内外各界的重视。而喷涂材料是整个喷涂技术的核心。其中,机械球磨、喷雾干燥、烧结热处理制备喷涂粉末是近年来迅速发展的喷涂材料制备工艺,能够较好的满足超音速火焰喷涂对于喷涂粉末性能的要求。本文采用理论分析与实验相结合的方法,使用铁粉作为原材料,深入研究了喷雾干燥法制备超音速火焰喷涂粉末的工艺。首先研究球磨工艺对球磨后粉末粒度的影响。通过研究得出:磨球配比从1:2增加到1:4,球磨8h后粉末粒度从20.01μm减小到14.71μm;同时,随着球磨时间的延长,球磨后颗粒粒度呈抛物线下降;当球料比从10:1增加到20:1,球磨16h后粉末粒度从4.85μm降低到1.69μm。球磨后进行离心喷雾干燥造粒,得到流动性好,松装密度高的球形粉末颗粒。喷雾干燥过程中通过调节喷雾造粒工艺参数,分析雾化盘转速、固含量、喷雾干燥温度等对造粒产品的影响。实验结果表明:随着雾化盘转速从11000r/min提高到14000r/min,造粒后粉末粒度更小;固含量从40%提高50%以及60%,得到松装密度高、流动性较好、颗粒粒度较大的粉末;送料速度越慢,干燥温度越高,造粒后粉末越细。综合可以得出,当固含量在50%,雾化盘转速在14000r/min,喷雾干燥温度为270℃时造粒工艺最佳。造粒后的球形粉末颗粒在900℃保温2小时进行烧结热处理,使得球形粉末更加致密化,强度更高。造粒后粉末流动性降低,球形颗粒略有缩小,松装密度提高。最后通过对超音速火焰喷涂后涂层性能的测试,研究超音速火焰喷涂粉末的可喷涂性,同时反映出粉末制备中存在的问题,为继续研究提出改进措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源，研究目的和意义
• 1.2 热喷涂造粒工艺
• 1.3 热喷涂粉末制备技术发展
• 1.4 球磨—喷雾造粒—热处理喷涂粉末制备工艺的发展
• 1.5 论文的主要研究内容
• 2 球磨工艺研究
• 2.1 实验目的及设备
• 2.2 球磨实验方案
• 2.3 球磨反应分析
• 2.4 球磨实验结果
• 2.5 球磨实验结果分析
• 2.6 球磨因素对喷雾造粒的影响
• 2.7 本章小结
• 3 喷雾造粒工艺研究
• 3.1 试验设备及原理
• 3.2 喷雾造粒实验方案
• 3.3 喷雾造粒实验结果
• 3.4 离心喷雾造粒工艺分析
• 3.5 铁粉造粒工艺讨论
• 3.6 本章小结
• 4 喷雾造粒粉末的烧结工艺
• 4.1 实验目的及设备
• 4.2 烧结工艺
• 4.3 粉末烧结后XRD 分析
• 4.4 烧结后粉末形貌及流动性
• 4.5 本章小结
• 5 前驱体粉末在超音速火焰喷涂中应用
• 5.1 实验目的及设备
• 5.2 喷涂实验方法
• 5.3 铁粉喷涂层性能检测
• 5.4 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献