钛铝金属间化合物表面耐磨陶瓷涂层试验研究

论文摘要

钛铝基金属间化合物合金(以下简称钛铝合金)具有高的比强度、比模量,良好的抗氧化性、抗蠕变性以及优良的疲劳性能,该合金被国际公认为是最有希望的航天、航空、汽车等发动机用轻质高温结构新材料。如在航空发动机中被用作压气机盘、压气机叶片及风扇叶片等关键部位零件。但是,其硬度低耐磨性差的缺点一直制约其发展应用。本文的主要内容是寻求适宜于提高钛铝合金耐磨性能的涂层材料体系以及探索激光重熔工艺和纳米结构团聚体粉末对钛铝合金表面耐磨性以及硬度等性能的提高的影响,同时也系统分析了钛铝合金表面陶瓷的组织结构与工艺参数的关系。为钛铝合金表面制备高性能纳米复合陶瓷涂层奠定必要的试验和理论基础。通过试验得到以下结论:(1)以普通/纳米AT13/YPSZ陶瓷复合粉末为原料进行等离子喷涂,调整等离子喷涂工艺参数,在钛铝合金表面制备了普通/纳米结构复合陶瓷涂层;(2).对以普通/纳米AT13/YPSZ陶瓷复合粉末为原料的等离子喷涂层进行激光重熔,制备了具有优良耐磨性能陶瓷涂层,系统地研究了激光重熔工艺对热喷涂涂层显微组织、硬度以及耐磨性能的影响;(3).合理评价了上述耐磨复合材料涂层在室温干滑动磨损及高温滑动磨损条件下的耐磨性能并分析其磨损机理。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 金属间化合物概述
• 1.1.1 金属间化合物特性
• 1.1.2 金属间化合物的发展
• 1.2 TiAl 金属间化合物
• 1.2.1 传统钛合金发展和应用中遇到的问题
• 1.2.2 TiAl 金属间化合物
• 1.3 TiAl 基合金耐磨性进展
• 1.4 纳米涂层的研究进展
• 1.4.1 纳米材料的结构
• 1.4.2 纳米涂层的主要制备方法
• 1.4.3 热喷涂纳米涂层的性能
• 1.4.4 热喷涂纳米陶瓷涂层存在的问题及解决办法
• 1.5 等离子喷涂与激光熔覆技术
• 1.5.1 等离子喷涂技术
• 1.5.2 激光熔覆技术
• 1.6 本课题的研究目的及研究内容
• 1.6.1 研究目的
• 1.6.2 涂层组织设计及材料选择
• 1.6.3 研究内容
• 第二章 试验方法
• 2.1 试验材料与设备
• 2.1.1 基体材料
• 2.1.2 涂层材料
• 2.1.3 等离子喷涂设备
• 2.1.4 激光熔覆设备
• 2.2 等离子喷涂工艺
• 2.2.1 基体表面预处理
• 2.2.2 试件装夹
• 2.2.3 等离子喷涂工艺
• 2.3 激光重熔工艺
• 2.4 显微组织与结构分析
• 2.5 显微硬度测试
• 2.6 摩擦磨损试验
• 2.7 本章小结
• 第三章试验结果与分析
• 3.1 涂层显微组织
• 3.1.1 等离子喷涂普通/纳米AT13/YPSZ 涂层的显微组织
• 3.1.2 激光重熔普通/纳米AT13/YPSZ 涂层的显微组织
• 3.2 显微硬度
• 3.3 涂层的室温耐磨性能
• 3.3.1 系列陶瓷涂层的室温点面摩擦磨损数据分析
• 3.3.2 系列陶瓷涂层的室温MM200 摩擦磨损数据分析
• 3.4 涂层的高温耐磨性
• 3.5 本章小结
• 第四章讨论
• 4.1 TiAl 原始合金的室温摩擦磨损机理
• 4.2 系列陶瓷涂层室温摩擦磨损机理
• 4.2.1 等离子喷涂普通/纳米AT13/YPSZ 涂层的室温摩擦磨损机理
• 4.2.2 激光重熔普通/纳米AT13/YPSZ 涂层的室温摩擦磨损机理
• 4.3 TiAl 原始合金的高温摩擦磨损机理
• 4.4 系列陶瓷涂层高温摩擦磨损机理
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文