氩弧熔覆原位自生TiC颗粒增强Ni60A复合涂层组织及性能研究

论文摘要

磨损是造成材料损耗和能源消耗的重要原因,也是机件三种主要的失效形式（磨损、腐蚀和疲劳）之一。采用先进的表面强化技术,在普通材料表面设计制备出所需的耐磨涂层不仅可显著提高产品的可靠性和使用寿命,减少产品的维修和更换,而且还能节约材料和能源,有利于环境保护。原位自生法制备颗粒增强金属基复合材料是近年来材料的研究的热点之一。本文采用氩弧熔覆技术,以Ni60A、Ti粉和C粉为原料,在16Mn钢表面原位合成了TiC颗粒增强Ni基复合材料涂层。借助光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪,观察分析了表面复合涂层的组织结构。研究了氩弧熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响。利用滑动磨损试验机,在干滑动摩擦磨损条件下,研究了原位TiCp/Ni60A复合涂层的摩擦磨损性能。研究结果表明:原位合成的TiC颗粒细小,弥散分布于熔覆层中,且无界面反应产物生成;熔覆层与基体呈冶金结合,无裂纹、气孔等缺陷;氩弧熔覆复合材料涂层有很高的硬度,载荷为200N的室温干滑动磨损实验表明,30%（Ti+C）p/Ni60A复合涂层的耐磨性是16Mn钢24倍,随着（Ti+C）含量的增加耐磨性能也相应提高,在磨损过程中并没有TiC颗粒脱落的现象。通过对磨痕和磨屑的分析,分析了涂层磨损机理,说明了其耐磨性提高的原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 金属基复合材料的研究现状及应用
• 1.1.1 金属基复合材料的发展概况
• 1.1.2 金属基复合材料的研究及特点
• 1.1.3 金属基复合材料的制备
• 1.2 原位自生金属基复合材料的制备工艺
• 1.2.1 原位自生金属基复合材料的制备工艺
• 1.2.2 原位反应存在的问题及发展方向
• 1.3 涂层的熔覆工艺研究
• 1.3.1 涂层的熔覆技术简介
• 1.3.2 氩弧熔覆技术
• 1.4 本论文研究的目的、意义及主要内容
• 1.4.1 研究的目的和意义
• 1.4.2 研究的主要内容及技术路线
• 第二章 试验材料及方法
• 2.1 试验材料
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 熔覆材料
• 2.2 熔覆涂层的制备
• 2.2.1 熔覆材料的配比
• 2.2.2 熔覆材料的制备
• P/Ni60A 复合涂层组织结构分析'>2.3 氩弧熔覆原位自生TIC_P/Ni60A 复合涂层组织结构分析
• 2.3.1 复合涂层的X 射线物相分析
• 2.3.2 金相试样制备及组织观察
• P/Ni60A 复合涂层的性能测试'>2.4 氩弧熔覆原位自生TIC_P/Ni60A 复合涂层的性能测试
• 2.4.1 复合涂层显微硬度测试方法
• 2.4.2 复合涂层的摩擦磨损性能
• P/Ni60A 复合涂层工艺研究'>第三章 氩弧熔覆原位自生TIC_P/Ni60A 复合涂层工艺研究
• 3.1 氩弧熔覆工艺参数对涂层质量的影响
• 3.1.1 焊接电流对熔覆层显微硬度的影响
• 3.1.2 熔覆速度对熔覆层显微硬度的影响
• 3.1.3 预置涂层厚度对熔覆层的影响
• 3.2 熔覆材料对涂层质量的影响
• 3.2.1 （Ti+C）含量对熔覆涂层显微硬度的影响
• 3.2.2 （Ti+C）含量对熔覆层的显微组织的影响
• 3.2.3 预置涂料对熔覆层气孔和裂纹的影响
• 3.3 本章小结
• P/Ni60A 复合涂层微观组织结构'>第四章 氩弧熔覆原位自生TIC_P/Ni60A 复合涂层微观组织结构
• P/Ni60A 复合涂层微观组织特征'>4.1 氩弧熔覆原位自生TIC_P/Ni60A 复合涂层微观组织特征
• 4.1.1 熔覆层的显微组织特征
• 4.1.2 TiC 颗粒的分布
• 4.1.3 TiC 颗粒形貌分析
• 4.1.4 复合涂层与基体结合界面组织特征
• 4.2 熔覆层组织中TIC 颗粒的确定
• 4.2.1 熔覆层组织的物相分析
• 4.2.2 颗粒相中元素分布的定性分析
• 4.2.3 熔覆层中颗粒相的能谱分析
• 4.3 本章小节
• P/Ni60A 复合涂层摩擦磨损分析'>第五章 氩弧熔覆原位自生TIC_P/Ni60A 复合涂层摩擦磨损分析
• 5.1 氩弧熔覆复合涂层性能分析
• 5.1.1 （Ti+C）含量对摩擦系数的影响
• 5.1.2 氩弧熔覆复合涂层的磨损性能
• 5.2 氩弧熔覆复合涂层磨损机理分析
• 5.2.1 16Mn 钢磨损机理
• 5.2.2 氩弧熔覆复合涂层的磨损机理
• 5.3 本章小节
• 第六章 结论与展望
• 6.1 主要结论
• 6.2 进一步研究方向
• 致谢
• 参考文献
• 作者简介
• 攻读硕士学位期间参加的研究课题
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文