铝基材制备耐磨涂层的影响因素及性能研究

论文摘要

铝合金材料作为轻量化的材料,在节能和减排等方面有着广泛的应用。然而铝合金材料表面耐磨性能较差的缺点,限制了其在汽车、模具等领域的进一步应用。本论文选择中等强度的6061-T651铝合金作为研究对象,烧结型WC-17Co粉末作为喷涂材料,试图在铝合金表面制备性能优良的WC涂层,以提高铝合金基体的耐磨性。本论文主要研究了制备WC涂层的工艺参数、涂层中相的成分、NiAl打底层对涂层性能的影响,以及喷涂距离对喷涂颗粒扁平化的影响。实验使用环境扫描电镜和能谱仪对涂层的组织结构和成分进行了研究;使用显微硬度计对涂层硬度的分布和各工艺参数对涂层性能的影响进行了分析;使用电子万能试验机对涂层的结合强度进行了测量;使用专业软件计算了每种工艺参数下涂层的孔隙率。研究结果表明:最优的涂层结合强度为42.42MPa,孔隙率为5%。最佳的工艺参数为:送粉电流20μA,煤油量14 L/h ,喷涂距280mm,氧气流量22m3/h,氮气流量15m3/h ;煤油量对涂层的结合强度和孔隙率影响尤为明显。当喷涂距离为320mm时,颗粒扁平化和熔融的状态最佳,过长的喷涂距离会造成涂层结合强度的下降和增大孔隙率。从能谱分析的结果得知,涂层内的成分之间发生了互扩散,并且氮气的加入不会对涂层中的成分造成影响。由于NiAl粉末质量轻,在超音速焰流中很难被加速,因此借助于NiAl打底涂层对涂层结合强度的提高贡献不大,但是由于NiAl涂层的硬度介于铝合金和WC涂层之间,其作为缓冲涂层,可以提高耐磨涂层的使用寿命。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 超音速火焰喷涂技术
• 1.3 铝基材耐磨涂层制备技术研究进展
• 1.4 铝基材耐磨涂层应用性能研究进展
• 1.5 论文的选题依据及研究内容
• 2 实验材料、设备及方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验步骤及参数
• 3 送粉率对涂层结构和性能的影响
• 3.1 送粉率对涂层结构的影响
• 3.2 送粉率对涂层性能的影响
• 3.3 涂层中不同相的成分分析
• 4 煤油量和喷涂距离的影响分析
• 4.1 煤油量对涂层结构的影响
• 4.2 煤油量对涂层性能的影响
• 4.3 喷涂距离对涂层结构的影响
• 4.4 喷涂距离对涂层性能的影响
• 4.5 喷涂距离对粒子扁平化的影响
• 5 氧气流量和打底层的影响分析
• 5.1 氧气流量对涂层结构的影响
• 5.2 氧气流量对涂层性能的影响
• 5.3 打底涂层对耐磨涂层性能的影响
• 6 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录：攻读硕士学位期间发表的学术论文