等离子喷涂制备Cr3C2-NiCr与WC-NiCr涂层及其结构性能

论文摘要

Cr3C2-25%NiCr和WC-25%NiCr金属基陶瓷涂层在高温下具有良好的耐磨损、抗氧化性能,具有广泛的应用前景。本文以团聚型Cr3C2-25%NiCr、WC-25%NiCr粉末为喷涂材料,采用等离子喷涂方法制备涂层。基于正交分析法通过调节喷涂电压、喷涂电流和主气流量制备其涂层,系统的研究了等离子喷涂工艺参数对涂层的显微结构、相结构、显微硬度、抗磨损性能的影响,分析了涂层的磨损机制。Cr3C2-25%NiCr涂层和WC-25%NiCr涂层的正交优化工艺参数分别为:喷涂电流700A、电压50V、主气流量40L/min和喷涂600A、喷涂电压50V、主气流量45L/min。研究表明,Cr3C2-25%NiCr涂层和WC-25%NiCr涂层显微组织均匀致密,孔隙率分别为1.2%和0.5%,二者的显微硬度为900～1100HV0.2。等离子喷涂Cr3C2 -25%NiCr涂层的主相为Cr 7 C3 ,Cr3C2的脱碳不太明显;而WC-25%NiCr涂层发生了较为严重的脱碳,其主相为W2C。载荷为25kg、低转速200r/min的干磨损条件下,Cr3C2-25%NiCr涂层和WC-25%NiCr涂层的磨损量分别是配副GCr15的1/32、1/25;载荷为15kg、转速200r/min的干磨损条件下,Cr3C2-25%NiCr涂层和WC-25%NiCr涂层磨损量分别是基体Q235的1/110、1/82。在载荷为25kg、转速为200r/min干磨损条件下Cr3C2-25%NiCr涂层和WC-25%NiCr涂层摩擦系数均为0.33。相同试验条件下,两种涂层摩擦系数基本相同。涂层的摩擦系数随载荷增加而增加,随转速的提高而降低,且同等条件下,涂层摩擦系数低于基体。Cr3C2-25%NiCr涂层干摩擦条件下,轻载时主要是疲劳磨损,兼有粘着磨损;重载时前期以粘着磨损为主,后期出现磨粒磨损;润滑下涂层磨损机理主要是疲劳磨损。WC-25%NiCr涂层干摩擦下磨损前期主要是疲劳磨损,而后以粘着磨损和磨粒磨损为主;润滑下涂层磨损机理主要是疲劳磨损,兼有磨粒磨损出现。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 等离子喷涂技术及其发展
• 1.2.1 等离子体概述
• 1.3 等离子喷涂原理及特点
• 1.3.1 等离子喷涂的原理
• 1.3.2 等离子喷涂的特点
• 1.3.3 等离子喷涂的发展和展望
• 1.4 热喷涂金属陶瓷涂层的研究发展
• 1.4.1 金属陶瓷材料概述
• 1.4.2 热喷涂金属陶瓷涂层的研究发展
• 1.5 选题意义及主要研究内容
• 1.5.1 选题意义
• 1.5.2 研究内容
• 第二章 涂层制备设备及测试分析方法
• 2.1 涂层材料选择
• 2.2 等离子喷涂设备
• 2.3 等离子喷涂工艺
• 2.3.1 零件表面净化
• 2.3.2 零件表面粗化
• 2.3.3 预热处理
• 2.3.4 喷涂参数
• 2.4 涂层金相组织及孔隙率
• 2.5 涂层断面及表面显微硬度
• 2.6 X射线衍射物像分析
• 2.7 形貌观察与微区成分分析
• 2.8 常温磨损试验
• 第三章 Cr3C2-25%NiCr试验参数优化及涂层组织性能分析
• 3.1 Cr3C2-25%NiCr喷涂工艺参数的优化
• 3.2 各因素对涂层的影响
• 3.3 最优工艺参数分析
• 3.3.1 孔隙率直观分析
• 3.3.2 显微硬度直观分析
• 3.4 喷涂粉末及涂层微区组织形貌
• 3.4.1 涂层横截面能谱分析
• 3.4.2 涂层横截面显微形貌分析
• 3.4.3 涂层表面显微形貌分析
• 3.5 涂层显微硬度分析
• 3.6 涂层物相成分分析
• 3.7 本章小结
• 第四章 Cr3C2-25%NiCr涂层摩擦磨损性能分析
• 4.1 涂层干摩擦耐磨性能
• 4.1.1 干摩擦磨损结果分析
• 4.1.2 摩擦系数分析
• 4.2 干摩擦条件下涂层磨损机制
• 4.2.1 疲劳剥落
• 4.2.2 粘着磨损
• 4.2.3 磨粒磨损
• 4.2.4 小结
• 4.3 润滑下涂层耐磨性能
• 4.4 润滑下涂层磨损机制
• 4.5 本章小结
• 第五章 WC2-25%NiCr涂层参数优化及显微结构和摩擦磨损性能分析
• 5.1 WC-25%NiCr喷涂工艺参数的优化
• 5.2 涂层微区组织形貌
• 5.2.1 涂层截面能谱分析
• 5.2.2 涂层显微形貌分析
• 5.3 涂层显微硬度分析
• 5.4 涂层物相成分分析
• 5.5 WC-NiCr涂层耐磨性能
• 5.5.1 涂层磨损量分析
• 5.5.2 WC-NiCr摩擦系数
• 5.5.3 WC-NiCr涂层与Cr3C2-NiCr涂层磨损量对比
• 5.6 WC-NiCr涂层干摩擦磨损机制
• 5.6.1 WC-NiCr涂层轻载下磨损机理
• 5.6.2 WC-NiCr涂层重载下磨损机理
• 5.6.3 小结
• 5.7 WC-NiCr涂层润滑下磨损机制
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢