PS45-CuAl8伪合金涂层制备及性能的研究

论文摘要

本课题利用电弧喷涂制备一种新型的伪合金涂层,应用于制动系统,要求涂层在在成本、抗高温氧化性能和耐磨性能方面具有综合的优势。PS45（Ni-44Cr-1Ti）具有优良的抗高温氧化和耐磨性能,价格昂贵;铝青铜（CuAl8）较好的抗氧化、耐磨性能和较低的成本。为了发挥超音速活性电弧喷涂的优势选择由这两种喷涂材料制备新型伪合金涂层。通过本课题的研究,对超音速活性电弧喷涂制备的伪合金涂层结构对性能的影响有较深的了解,为制备新型伪合金涂层的研究与开发开拓新思路。研究不同的基体温度对伪合金性能的影响。进行循环高温氧化试验比较CuAl8,PS45和伪合金涂层抗高温氧化能力,通过XRD分析试验前后的物相变化、SEM比较几种涂层的表面形貌、EDS分析氧化后元素的分布。进行摩擦磨损试验比较三种涂层的磨损量和摩擦曲线,通过SEM分析磨损机理。试验表明:制备PS45-CuAl8伪合金涂层时,合适的基体温度为250℃附近。伪合金的抗高温氧化性能远高于CuAl8,仅略逊于PS45。伪合金600℃氧化时,板条间的氧化膜提高了原PS45与原CuAl8的抗高温氧化性能。800℃氧化时,由于Cu与Ni无限互溶、Ni良好的扩散性能、Cr的横向扩散使原CuAl8表面生成抗氧化性能更好的氧化膜,Ni的扩散也增强了PS45抗高温氧化性能。伪合金的耐磨性非常接近PS45,远高于CuAl8。在100N,60min磨损中,CuAl8受到磨粒磨损和粘着磨损,PS45表面仅仅少量挤压,伪合金具有CuAl8与PS45的磨损特征。CuAl8板条与PS45板条交替叠加的伪合金摩擦系数波动频率高、波幅大。伪合金中主要由PS45起耐磨作用。在200N,20min磨损中,CuAl8表面发生疲劳磨损,PS45受到轻微剥落。伪合金的耐磨性与PS45非常接近:表面的形变减小压强、CuAl8部分起支撑、稳固的作用,PS45部分由于高硬度起耐磨作用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 热喷涂简述
• 1.2 电弧喷涂喷涂技术
• 1.3 超音速活性电弧喷涂的原理和特点
• 1.3.1 超音速活性电弧喷涂的原理
• 1.3.2 超音速活性电弧喷涂的特点
• 1.4 选题背景
• 1.4.1 电弧喷涂使用的材料
• 1.4.2 电弧喷涂伪合金
• 1.4.3 电弧喷涂NiCr合金
• 1.4.4 电弧喷涂铝青铜
• 1.5 课题意义及研究内容
• 1.5.1 课题依据及意义
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 喷涂设备、工艺及检测方法
• 2.1 超音速活性电弧喷涂设备介绍
• 2.1.1 超音速活性电弧喷涂设备
• 2.1.2 超音速活性电弧喷涂雾化特点
• 2.2 丝材的成分介绍
• 2.3 涂层的制备过程
• 2.4 涂层的喷涂工艺
• 2.4.1 喷涂工艺参数
• 2.4.2 丝材安装方式
• 2.5 涂层的检测方法
• 2.5.1 硬度
• 2.5.2 结合强度
• 2.5.3 X-Ray衍射分析
• 2.5.4 扫描电子显微镜及能谱分析
• 第三章 基体温度对涂层性能的影响
• 3.1 粒子扁平化的机理
• 3.1.1 飞行粒子的状态
• 3.1.2 基体表面的温度
• 3.1.3 表面吸附物质
• 3.2 基体温度对伪合金涂层的影响
• 3.2.1 基体温度对喷涂沉积率的影响
• 3.2.2 基体温度对涂层结合强度的影响
• 3.2.3 基体温度对涂层硬度的影响
• 3.2.4 基体温度对涂层与基体界面的影响
• 3.3 本章小结
• 第四章 伪合金涂层高温氧化机理的研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 高温氧化的概念
• 4.1.2 高温氧化的研究方法
• 4.1.3 合金的高温氧化
• 4.1.4 NiCr合金的氧化
• 4.1.5 铝青铜的氧化
• 4.2 试验方法
• 4.3 试验结果及分析
• 4.3.1 电弧喷涂制备的涂层
• 4.3.2 600℃的高温氧化机理研究
• 4.3.3 800℃的高温氧化机理研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 伪合金涂层磨损机理的研究
• 5.1 磨损的基本理论
• 5.1.1 磨损的分类
• 5.1.2 表征材料磨损的参量
• 5.1.3 影响磨损的因素
• 5.2 试验方法
• 5.3 试验结果及分析
• 5.3.1 100N，60min磨损机理的研究
• 5.3.2 200N，20min磨损机理的研究
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢