浆料法制备Mo2FeB2金属陶瓷—钢覆层材料及其性能研究

论文摘要

高新技术和工业现代化的持续高速发展对制造机械设备零部件所用材料性能的要求越来越高,如承受前所未有的高速、高温、高压、重载、腐蚀介质等苛刻工作条件。零部件的破坏往往自表面开始,表面的局部破坏又导致整个零件失效。金属材料表层的物理化学性能对它的许多重要使用性能,如硬度、耐磨性、耐蚀性、耐热性和抗氧化性等都有决定性的作用。涂层技术作为材料表面技术的重要手段能够制备各种功能涂层,从而用极少量的材料起大量、昂贵的整体材料所起到的作用,同时极大地降低产品的成本,从而达到提高产品质量、延长使用寿命、节约资源和能源的目的。本研究采用浆料法制备Mo2FeB2-钢基覆层材料。浆料以纯钼粉、羰基铁粉、Fe-B合金粉为基本原料,以无水乙醇和丁酮为共沸溶剂,三油酸甘油酯为分散剂,丙三醇和邻苯二甲酸二正辛酯（DOP）联合用做增塑剂,环己酮为均化剂。按一定成分配制的原料经球磨后形成稳定均匀的悬浮浆料。采用喷涂或涂刷的方式将浆料涂敷在钢基体表面,采用原位反应烧结法,在钢基体表面制备成厚度约为0.1～1mm的Mo2FeB2-钢基覆层材料,并对该材料的组织和性能进行了研究。研究表明,在制备工艺上,制备出了稳定均匀的悬浮浆料,加入3%PVB的浆料性能有很大的提高。用涂刷法直接在钢基体或工件表面上形成厚度均匀、结构致密、粘结牢固的覆层坯体。同时得出了Mo2FeB2基金属陶瓷-钢覆层材料具有和钢基良好的冶金结合性能,并且其还具有良好的耐磨性、耐腐蚀性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 三元硼化物金属陶瓷-钢覆层材料的研究现状
• 1.2.2 三元硼化物液相烧结工艺
• 1.2.3 三元硼化物金属陶瓷-钢覆层材料的性能特点
• 1.2.4 合金元素对三元硼化物基金属陶瓷性能的影响
• 1.2.5 金属陶瓷覆层技术的研究现状
• 1.3 本研究的主要内容及意义
• 1.3.1 本研究的内容
• 1.3.2 本研究的意义
• 1.4 本研究执行的技术路线
• 第二章 试验原料、设备及方法
• 2.1 试验原料
• 2.1.1 三元硼化物基金属陶瓷-钢覆层材料覆层化学成分的选择
• 2.1.2 试验用基体材料
• 2.1.3 试验用原料
• 2.2 试验装置及设备
• 2.3 覆层坯体成形工艺
• 2.3.1 浆料制备、基体的处理及涂刷
• 2.3.2 浆料法成形薄层坯体的干燥
• 2.3.3 涂刷成形薄层坯体的厚度控制
• 2.4 烧结工艺
• 2.5 耐腐蚀性试验
• 2.6 耐磨性试验
• 2.7 XRD 分析
• 2.8 物理性能测试
• 2.9 扫描电镜及能谱分析
• 2.10 与钢基的冶金结合性研究
• 第三章 试验结果及分析
• 3.1 成形浆料制备工艺
• 3.1.1 浆料中碳加入量的确定
• 3.1.2 浆料中有机原料的选择
• 3.1.3 PVB 对成形浆料的影响及浆料稳定性
• 3.2 浆料法成形覆层坯体的干燥机理研究
• 3.2.1 恒速干燥阶段
• 3.2.2 第一降速阶段
• 3.2.3 第二降速阶段
• 3.2.4 避免坯体干燥开裂的措施
• 3.3 涂刷成型薄层坯体
• 3.4 三元硼化物金属陶瓷-钢覆层材料的界面结合性研究
• 2FeB₂ 金属陶瓷-钢基体的XRD 分析'>3.4.1 Mo₂FeB₂ 金属陶瓷-钢基体的XRD 分析
• 2FeB₂ 金属陶瓷-钢基体的界面结构分析'>3.4.2 Mo₂FeB₂金属陶瓷-钢基体的界面结构分析
• 2FeB₂ 金属陶瓷-钢基体的硬度'>3.4.3 Mo₂FeB₂金属陶瓷-钢基体的硬度
• 2FEB₂ 金属陶瓷-钢覆层材料的性能'>3.5 Mo₂FEB₂金属陶瓷-钢覆层材料的性能
• 2FeB₂ 金属陶瓷-钢覆层材料的耐磨性'>3.5.1 Mo₂FeB₂金属陶瓷-钢覆层材料的耐磨性
• 2FeB₂ 金属陶瓷-钢覆层材料的耐腐蚀性'>3.5.2 Mo₂FeB₂金属陶瓷-钢覆层材料的耐腐蚀性
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 展望
• 参考文献
• 致谢