含纳米Ni粉高温陶瓷涂层材料的设计、制备和涂层性能、界面反应及元素扩散的研究

论文题目: 含纳米Ni粉高温陶瓷涂层材料的设计、制备和涂层性能、界面反应及元素扩散的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 材料学

作者: 古一

导师: 夏长清

关键词: 相图计算,纳米颗粒表面改性,含纳米粉高温陶瓷涂层,涂层,基底结合强度,涂料流涂,涂层抗热震,元素扩散,涂层,基底界面反应

文献来源: 中南大学

发表年度: 2005

论文摘要: 高温陶瓷涂层因其耐高温、抗氧化、抗烧蚀和绝热性优良而被广泛应用于高温结构部件。本论文在全面综述高温陶瓷涂层发展现状的基础上,结合课题“液氧/煤油高压补燃发动机关键零件的陶瓷涂层材料研究”,首先采用Thermo-Calc相图计算软件计算和优化了CaO-Al2O3-SiO2系和MgO-Al2O3-SiO2系的各二元系相平衡图及三元系液相面投影图,根据计算优化的结果及最低共熔原理确定了高温陶瓷玻璃相形成区,并设计出了高温陶瓷玻璃相的组成成分;进而采用涂料流涂法首次在Ni基高温合金基底表面上成功制备了含纳米Ni粉的高温陶瓷涂层,并且应用于火箭发动机的关键零件涡轮球壳内表面涂层;论文用光学显微镜、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱分析、X射线衍射及拉伸实验和摩擦磨损实验,首次从理论和实践上对含纳米镍粉超细陶瓷涂料的分散性、涂层在高温下的抗热震性、涂层与基底结合强度、涂层抗氧化性、涂层和基底界面的元素扩散行为等方面进行了深入的研究。 1.采用Thermo-Calc软件计算和优化了CaO-Al2O3-SiO2系和MgO-Al2O3-SiO2系的各二元相平衡图及三元系液相面投影图。计算结果表明,CaO-Al2O3-SiO2系的最低共晶温度为1170℃,共晶点成分为:CaO 23.3at.%,Al2O3 14.7 at.%,SiO2 62 at.%,MgO-Al2O3-SiO2系的最低共晶温度为1345℃,共晶点成分为:MgO 20.5at.%,Al2O317.5 at.%,SiO2 62 at.%;根据最低共熔原理和玻璃化形成能力,给出了陶瓷玻璃相形成区,并根据实际需要设计出了陶瓷玻璃相组成成分为SiO2 52.6wt.%,CaO 17wt.%,MgO 1.8wt.%,Al2O39.3wt.%。

论文目录:

目录

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 高温陶瓷涂层的分类

1.3 高温陶瓷涂层的组成

1.4 可施加涂层的基体材料

1.5 高温陶瓷涂层应具备的性能

1.6 高温陶瓷涂层的选择与设计

1.7 高温陶瓷涂层的工艺及其特点

1.8 含纳米材料的陶瓷涂层

1.9 高温陶瓷涂层在制备及使用过程中的一些机理问题

1.10 本论文选题依据及主要研究内容

第二章 CAO-AL_2O_3-SIO_2和MGO-AL_2O_3-SIO_2三元系相图计算及陶瓷玻璃相成分选择

2.1 引言

2.1.1 CALPHAD技术的特点

2.1.2 CALPHAD技术的发展趋势

2.1.3 CALPHAD技术的应用

2.2 CAO-AL_2O_3-SIO_2和MGO-AL_2O_3-SIO_2系相平衡计算及分析

2.2.1 CaO-Al_2O_3-SiO_2及MgO-Al_2O_3-SiO_2三元系中各二元系相图计算与分析

2.2.2 MgO-Al_2O_3-SiO_2及CaO-Al_2O_3-SiO_2三元系液相面投影图计算及分析

2.3 陶瓷玻璃相成分区域选择及确定

2.3.1 CaO-Al_2O_3-SiO_2系统相平衡图与陶瓷玻璃相形成区

2.3.2 各种RO-Al_2O_3-SiO_2三元系统的最低共熔混合物

2.3.3 四元系统的最低共熔混合物组成及陶瓷玻璃相成分确定

2.4 本章小结

第三章 含纳米NI颗粒的超细陶瓷涂料的表面改性

3.1 引言

3.2 含纳米NI颗粒超细陶瓷涂料的团聚与分散

3.2.1 纳米Ni颗粒团聚的原因

3.2.2 空气中纳米Ni颗粒的团聚与分散

3.2.3 超细陶瓷水介质涂料中纳米Ni颗粒的存在行为

3.2.4 超细陶瓷水介质涂料中纳米Ni颗粒的分散稳定理论

3.2.5 改善纳米Ni颗粒在超细陶瓷水介质涂料中分散性的途径

3.2.6 超细陶瓷水介质涂料中纳米Ni颗粒表面物理改性

3.3 实验与测试

3.3.1.沉降实验

3.3.2.Zeta电位测定

3.4 结果与分析

3.4.1 沉降实验结果与分析

3.4.2 电位测试实验结果分析

3.4.3 含纳米Ni颗粒超细陶瓷颗粒形貌观察

3.5 本章小结：

第四章 含纳米NI颗粒超细陶瓷涂料流涂过程的基本规律

4.1 引言

4.2 含纳米NI颗粒超细陶瓷涂料流涂过程的基本规律

4.2.1 涂料的流变性分析

4.2.2 涂料在零件表面的润湿

4.2.3 涂料在试样表面的流淌过程

4.2.4 流涂涂料的流平流淌

4.2.5 流涂技术的工程化应用

4.3 本章小结

第五章 含纳米NI高温陶瓷涂层的抗热震性、与基底结合强度及抗氧化行为

5.1 含纳米NI陶瓷涂层抗热震性分析

5.1.1.含纳米Ni陶瓷涂层抗热震行为

5.1.2.涂层与基底的热膨胀系数差对涂层抗热震性的影响

5.2 含纳米NI陶瓷涂层／合金基底界面结合强度分析

5.2.1.引言

5.2.2.含纳米Ni陶瓷涂层与合金基底的结合强度

5.3 含纳米镍粉陶瓷涂层的抗氧化行为

5.3.1 引言

5.3.2 含纳米陶瓷涂层的抗氧化性能测定

5.3.3 高温氧化试验前后陶瓷涂层／合金基底界面微观组织观察与分析

5.3.4.试样高温氧化后的能谱分析结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 含纳米NI陶瓷涂层／合金基底界面反应的研究

6.1 试验方法与过程

6.1.1.涂层试样的真空扩散退火试验

6.1.2.涂层试样显微组织结构的观察与分析

6.1.3.元素扩散及界面反应分析

6.2 陶瓷涂层／合金基底微观组织结构演化和分析

6.2.1 涂层试样表面形貌观察和XRD分析

6.2.2 含纳米Ni陶瓷涂层／合金基底界面组织观察和分析

6.2.3 陶瓷涂层／合金基底界面元素扩散行为的研究

6.3 陶瓷涂层／合金基底界面元素扩散动力学模拟

6.3.1.元素扩散模拟计算的原理

6.3.2.陶瓷涂层／合金基底界面元素扩散的计算结果与讨论

6.4 小结

第七章 全文总结

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果

致谢

发布时间: 2006-03-28

参考文献

• [1].纳米颗粒相变热力学和电化学热力学的理论和实验研究[D]. 朱晋华.太原理工大学2017
• [2].新型能量受体纳米钯在荧光共振能量转移技术中的研究与应用[D]. 李慧.武汉大学2015
• [3].多尺度材料与装置在肿瘤诊断治疗应用中的新方法研究[D]. 燕双仟.华中科技大学2017
• [4].几种硫族化合物超细/异质纳米结构的合成策略及应用研究[D]. 顾超.中国科学技术大学2018
• [5].水溶性掺杂型纳米晶的合成及性质研究[D]. 庄家骐.吉林大学2004
• [6].纳米Fe3Al金属间化合物吸波性能的研究[D]. 周春华.山东大学2005
• [7].射流电铸快速成型纳米晶铜工艺基础研究[D]. 赵阳培.南京航空航天大学2005
• [8].纳米无机非金属材料的合成与表征[D]. 储刚.东北大学2005
• [9].大尺寸纳米金属银和纳米金属钨块材的制备与力学性能研究[D]. 周宇松.浙江大学1999
• [10].ZnS/有机物纳米复合材料的制备与光学性能的研究[D]. 钟敏.浙江大学2005

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