原位合成Ti（C,N）-TiB2增强金属基熔覆层组织与耐磨性研究

论文摘要

本文以Ti粉、BN粉、B4C粉和Ni60A粉为原料在Q235钢表面采用氩弧熔覆技术制备了Ti（C,N）-TiB2增强金属基熔覆层。利用扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）分析了熔覆层的显微组织及相结构,并探讨了增强相颗粒Ti（C,N）-TiB2的形成机理及生长机制。通过显微硬度的测量和磨损试验对熔覆层的硬度及磨损性能进行了测试,并对熔覆层的耐磨机制和强化机理进行了分析。优选出了最佳配比（wt.%,Ni60A=40%,Ti/BN/B4C=30%/15%/15%）和最佳工艺参数。熔覆电流120A-130A,熔覆速度8mm/s,预置涂层厚度1.0-1.2mm。试验结果表明熔覆层组织由Ti（C,N）、TiB2及（Fe,Ni）组成,涂层与基体呈良好的冶金结合,涂层界面干净无裂纹、气孔等缺陷。Ti（C,N）、TiB2的形成机理主要是以固态扩散机制为主。熔覆层显微硬度最高可达1280HV。干滑动磨损试验表明Q235钢和纯Ni60A的摩擦系数随着磨损时间的增大而增大,而Ti（C,N）-TiB2增强金属基熔覆层的摩擦系数随磨损时间的增大而减小。熔覆层磨损失重为纯Ni60A熔覆层的1/5,为Q235钢的1/15。Ti（C,N）-TiB2增强金属基熔覆层的磨损机制主要为显微切削磨损和粘着磨损。熔覆涂层在室温下干滑动磨损时表现出了优异的耐磨损性能。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景
• 1.2 表面熔覆技术
• 1.2.1 氩弧熔覆技术概述
• 1.2.2 氩弧熔覆的国内外研究现状
• 1.3 增强颗粒的选择
• 1.4 Ti （C,N） 的结构和性能
• 2的结构与性能'>1.5 TiB₂的结构与性能
• 1.6 本论文研究的目的、意义和主要内容
• 1.6.1 研究的目的、意义
• 1.6.2 主要研究内容
• 2 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 试验基体材料
• 2.1.2 预置涂层合金粉末材料
• 2.2 试验工艺流程及试样的制备
• 2.2.1 试验工艺流程
• 2.2.2 预置涂层原始粉末的配比
• 2.2.3 试样的制备
• 2.3 氩弧熔覆设备
• 2.4 熔覆层的组织结构分析及性能测试
• 2.4.1 试样基体的制备方法
• 2.4.2 熔覆层显微硬度的测试
• 2.4.3 摩擦磨损性能分析
• 3 氩弧熔覆原位合成熔覆层的试验工艺参数
• 3.1 熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响
• 3.1.1 熔覆电流的影响
• 3.1.2 熔覆速度的影响
• 3.1.3 预置涂层厚度的影响
• 3.2 预涂粉末含量对熔覆层性能的影响
• 3.2.1 Ni60A 含量对熔覆层组织及硬度的影响
• 4C 的质量百分比对熔覆层的影响'>3.2.2 Ti/BN/B₄C 的质量百分比对熔覆层的影响
• 3.3 本章小结
• 4 氩弧熔覆原位合成熔覆层的组织结构
• 2增强金属基熔覆层的组织特征'>4.1 Ti （C,N）-TiB₂增强金属基熔覆层的组织特征
• 4.1.1 熔覆层截面组织特征
• 4.1.2 熔覆层显微组织分布特征
• 2增强金属基熔覆层的物相分析'>4.2 Ti （C,N）-TiB₂增强金属基熔覆层的物相分析
• 4.2.1 熔覆层中的物相能谱分析
• 4.2.2 熔覆层中物相的 XRD 分析
• 4.3 熔覆层热力学分析
• 4.3.1 Ti-C-N-B 体系的热力学分析
• 2的形成机理'>4.3.2 熔覆层中增强相 Ti （C,N）-TiB₂的形成机理
• 2颗粒的生长机制'>4.4 熔覆层中增强相 Ti （C,N）-TiB₂颗粒的生长机制
• 4.5 本章小结
• 5 氩弧熔覆原位合成熔覆层摩擦磨损性能
• 5.1 氩弧熔覆层的显微硬度
• 5.2 氩弧熔覆层的摩擦系数
• 5.3 氩弧熔覆层的磨损量
• 5.4 氩弧熔覆层磨损形貌
• 5.4.1 基体 Q235 钢的磨损形貌分析
• 5.4.2 纯 Ni60A 熔覆层磨损形貌分析
• 2增强金属基熔覆层磨损形貌'>5.4.3 原位合成 Ti （C,N）-TiB₂增强金属基熔覆层磨损形貌
• 2增强金属基熔覆层强化机理研究'>5.5 原位合成 Ti （C,N）-TiB₂增强金属基熔覆层强化机理研究
• 5.6 本章小结
• 6 结论
• 参考文献
• 作者简介
• 学位论文数据集
• 详细摘要