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《苏州大学》 2015年
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高温处理对激光熔覆自润滑耐磨复合涂层影响的研究

罗健  
【摘要】:钛合金具有优异的耐腐蚀性能、韧性、比强度以及生物相容性而被广泛地运用于化工、航空以及生物领域。然而,钛合金的表面硬度较低、耐磨性能较差等特点限制了其在许多工业领域的推广运用。在过去的三十年间,已有很多学者进行了大量的意在提高钛合金摩擦学性能的科学试验。先前所采用的思路基本是使用物理气相沉积、化学气相沉积、等离子喷涂等表面工程技术来改善钛合金的摩擦学性能。近些年,利用激光熔覆技术在钛合金表面熔覆一层陶瓷增强相金属基复合涂层被证明是一种既经济又环保的工艺方法,激光熔覆技术可以改善材料表面性能,例如耐腐蚀性、耐氧化性和耐磨性等。本文采用激光熔覆技术,分别以Ni Cr/Cr3C2+10%Ca F2、Ni60和Ni60+10%h-BN三种不同的混合粉末体系为熔覆材料,以预涂粉末的方式在Ti6Al4V基体表面制备出了γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2、γ-Ni/Ti C/Ti B2和γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN高温自润滑耐磨复合涂层,为了研究这三种熔覆涂层的高温稳定性,将所制备的熔覆涂层试样置于600℃高温环境下保温处理不同时间,随炉冷却。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析仪(EDS)、显微硬度计以及HT-1000型摩擦磨损试验机对经过不同时间高温处理后熔覆涂层的物相组成、显微组织形貌、显微硬度和摩擦磨损性能进行了对比分析。试验结果表明:γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2熔覆涂层主要包括γ-Ni Cr Al Ti固溶体、Ti C硬质相以及Ca F2润滑相,该熔覆涂层在600℃高温环境下保温24 h、48 h、96 h后并没有发生相变;经过96 h高温处理后,该熔覆涂层平均显微硬度由高温处理前的约816 HV0.2降为约706 HV0.2,但是相对于Ti6Al4V基体(360 HV0.2)依然保持较高的硬度性能;γ-Ni/Ti C/Ti B2熔覆涂层主要包括γ-Ni固溶体和Ti B2、Ti C硬质相,而γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂层除了含有上述物相外,还包含有Cr B和Ni3B硼化物以及h-BN润滑相,将γ-Ni/Ti C/Ti B2和γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂层分别置于600℃高温环境下保温10 h、30 h、50 h后没有发生相变。高温处理50 h后,两种熔覆涂层的显微硬度都有所下降,降为约750 HV0.2和910 HV0.2,但是相对于Ti6Al4V基体依然保持较高的硬度性能。摩擦磨损试验表明:高温处理前,γ-Ni Cr Al Ti/Ti C/Ca F2熔覆涂层(摩擦系数约为0.31,磨损率约为24.78×10-6 mm3/Nm)相对于Ti6Al4V基体(摩擦系数约为0.39,磨损率约为114.08×10-6 mm3/Nm)具有较为优异的耐磨减摩性能。随着高温处理时间的增大,该涂层的摩擦系数和磨损率均有一定的波动。经高温处理96 h后,该涂层的耐磨性能和减摩性能相对于高温处理前均有略微下降,摩擦系数和磨损率分别增大至约0.36和约26.20×10-6mm3/Nm,但是相对于Ti6Al4V基体依然具有一定的减摩性能和较为优异的耐磨性能。γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂层高温处理前具有优异的耐磨减摩性能(摩擦系数约为0.225,磨损率约为4.85×10-6mm3/Nm),但是γ-Ni/Ti C/Ti B2只具有较为优异的耐磨性能而不具有减摩性能(摩擦系数约为0.41,磨损率约为16.85×10-6mm3/Nm)。在进行高温处理试验后可知:两种熔覆涂层的摩擦系数和磨损率均随着高温处理时间的增大而增大,高温处理50 h后,γ-Ni/Ti C/Ti B2和γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂层的摩擦系数分别增大为0.45和0.375,磨损率分别增大为18.12×10-6 mm3/Nm和5.35×10-6 mm3/Nm,与Ti6Al4V基体的摩擦学性能对比可知,γ-Ni/Ti C/Ti B2和γ-Ni/Ti C/Ti B2+Cr B+Ni3B/h-BN熔覆涂层经过50 h高温处理后依然保持优异的耐磨性能,但是减摩性能均不佳。
【学位授予单位】:苏州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TG174.4

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 陈华辉;徐采云;王振廷;赵会友;;WC颗粒增强Ni基合金复合涂层的热处理组织变化[J];中国表面工程;2010年02期
2 俞友军;周健松;陈建敏;周惠娣;郭纯;;激光熔覆NiCr/Cr_3C_2-Ag-BaF_2/CaF_2金属基高温自润滑耐磨覆层的组织结构及摩擦学性能[J];中国表面工程;2010年03期
3 孙荣禄,杨贤金;45钢表面激光熔覆NiCrBSi涂层的组织和摩擦磨损性能[J];材料工程;2005年08期
4 秦林,唐宾,刘道新,徐重;钛合金Ti6Al4V表面Mo-N改性层的摩擦性能研究[J];稀有金属材料与工程;2005年09期
5 杨宁;杨帆;;激光熔覆工艺参数对熔覆层质量的影响[J];热处理技术与装备;2010年04期
6 卢雪飞;梅炳初;周卫兵;田晨光;;放电等离子制备Ti_3AlC_2/TiB_2复合材料及性能[J];硅酸盐学报;2007年05期
7 孟祥军;刘秀波;刘海青;郑晨;孙承峰;王明娣;齐龙浩;;热处理对NiCr/Cr_3C_2-WS_2复合涂层组织与性能的影响[J];材料热处理学报;2013年S2期
8 罗健;刘秀波;陆小龙;余鹏程;陈瑶;石皋莲;吴少华;;Ti-6Al-4V钛合金表面激光熔覆自润滑耐磨涂层的高温稳定性[J];材料热处理学报;2015年03期
9 孙延东;颜景岳;张帅;董磊;曹猛;刘梦寅;李德军;;离子束辅助沉积法制备TiAlN/TiB_2纳米多层膜的研究[J];天津师范大学学报(自然科学版);2011年03期
10 邱星武;李刚;邱玲;;激光熔覆技术发展现状及展望[J];稀有金属与硬质合金;2008年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 高原;徐重;;双层辉光离子渗金属技术的效果及应用[J];中国表面工程;2006年04期
2 屠振密;朱永明;李宁;胡会利;于元春;;钛及钛合金表面金属电沉积的预处理问题[J];中国表面工程;2010年01期
3 唐长斌;刘道新;李凡巧;张卿;张晓化;;离子束增强沉积Ti-Mo多层膜和TiMo合金膜及其性能[J];中国表面工程;2010年04期
4 陈建敏;王凌倩;周健松;邓智昌;宝民;;激光熔覆Ni基涂层研究进展[J];中国表面工程;2011年02期
5 王欣;蔡建明;王强;宋颖刚;陆峰;;喷丸表面覆盖率对Ti60高温钛合金疲劳性能的影响[J];中国表面工程;2011年05期
6 田斌;王成彪;胡斌;岳文;刘家浚;;热处理对中频感应重熔NiCrBSi涂层抽油光杆性能的影响[J];中国表面工程;2011年06期
7 王学德;李启鹏;周鑫;仝崇楼;胡雅骥;;激光冲击强化提高TC4叶片振动疲劳性能[J];中国表面工程;2012年02期
8 段良辉;刘亚萍;彭建盛;郭朝丽;潘俊德;;Ti6Al4V辉光等离子渗铝摩擦磨损性能研究[J];表面技术;2007年01期
9 屠振密;朱永明;李宁;胡会利;曹立新;;钛及钛合金表面处理技术的应用及发展[J];表面技术;2009年06期
10 李刚;侯俊英;刘丽;水东莉;唐海鹏;陈永君;;激光熔覆Ni基非晶复合涂层组织结构及性能研究[J];表面技术;2010年04期
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1 赵洪运;孙清洁;舒凤远;姜云禄;;AlN陶瓷表面快速制备铜覆层激光熔覆温度场的模拟及工艺参数对温度场的影响[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
2 付艳艳;惠松骁;叶文君;米绪军;于洋;;用正交试验法优化Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr钛合金的热处理工艺[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
3 于洋;熊柏青;惠松骁;叶文君;付艳艳;;Ti-6Al-4V-0.1B合金铸态组织的高温变形行为[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
4 唐治安;陈泽彪;孙晓刚;;钛合金在雷达扫描器结构设计中的应用[A];中国电子学会电子机械工程分会2007年机械电子学学术会议论文集[C];2007年
5 张利军;薛祥义;常辉;;我国航空航天用钛合金材料[A];第三届空间材料及其应用技术学术交流会论文集[C];2011年
6 朱永明;屠振密;李宁;胡会利;;钛及钛合金表面绿色转化膜处理的应用和发展[A];2009年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2009年
7 屠振密;李宁;朱永明;胡会利;曹立新;;钛及钛合金表面处理技术的应用及发展[A];2009年全国电子电镀及表面处理学术交流会论文集[C];2009年
8 陟成刚;范爱兰;唐宾;;Ti6Al4V表面Mo-N改性层在人工体液及干摩擦条件下磨损性能的研究[A];2008年中国机械工程学会年会暨甘肃省学术年会文集[C];2008年
9 刘昕;雷永平;巩水利;;TC4钛合金电子束焊缝形状对力学性能的影响[A];第13届全国特种加工学术会议论文集[C];2009年
10 雷文光;于兰兰;毛小南;罗雷;张英明;侯智敏;;电子束冷床熔炼TC4钛合金连铸凝固过程数值模拟[A];第十四届全国钛及钛合金学术交流会论文集(上册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 黄俊;新型亚稳态β钛合金Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr-0.5Fe循环变形机理及疲劳断裂性能研究[D];合肥工业大学;2011年
2 袁宝国;置氢Ti–6Al–4V合金室温变形行为及改性机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
3 欧阳德来;TB6和TA15钛合金β锻组织演变及动态再结晶行为研究[D];南京航空航天大学;2011年
4 张为;高速切削钛合金薄壁件表面完整性及型面变形预测[D];哈尔滨理工大学;2011年
5 张进平;汽车链的多冲磨损失效机理及系统试验研究[D];吉林大学;2008年
6 张青;TB8合金热变形组织的分形研究及演变模拟[D];合肥工业大学;2008年
7 刘畅;TiAl二元包晶合金定向凝固组织形成规律研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
8 赵敬伟;热氢处理对钛合金组织演变及高温变形行为的影响[D];东北大学 ;2009年
9 李建亮;宽温域固体润滑材料及涂层的高温摩擦学特性研究[D];南京理工大学;2009年
10 任淮辉;复合材料微观组织结构的计算机设计[D];兰州理工大学;2009年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 宁铮;TC4钛合金微弧氧化膜层的摩擦性能研究[D];南昌航空大学;2010年
2 冯旭东;低碳钢表面激光熔覆镍基涂层组织及耐蚀性研究[D];河南理工大学;2011年
3 姚标;合金元素对激光熔覆NiAl合金组织与性能的影响[D];大连理工大学;2011年
4 沙东;Ti6Al4V表面激光织构化及其摩擦学特性研究[D];大连海事大学;2011年
5 吴红林;穿孔针表面激光熔覆技术的研究[D];兰州理工大学;2011年
6 王莉;低摩擦耐磨自润滑涂层摩擦学性能研究[D];江西理工大学;2011年
7 王玉林;TiC/Ti基复合材料摩擦磨损性能与氧化行为的研究[D];中南大学;2011年
8 李传强;45号钢激光表面改性技术的研究[D];汕头大学;2011年
9 吴雪萍;激光熔覆过程数值模拟[D];长春理工大学;2011年
10 江一;激波辅助纯钛微细光刻电解试验研究[D];南京航空航天大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 董世运,徐滨士,梁秀兵,韩杰才,杜善义;铝合金表面激光熔覆铜合金层中的裂纹及其有限元分析[J];中国表面工程;2001年04期
2 陈华辉;徐采云;王振廷;赵会友;;WC颗粒增强Ni基合金复合涂层的热处理组织变化[J];中国表面工程;2010年02期
3 俞友军;周健松;陈建敏;周惠娣;郭纯;;激光熔覆NiCr/Cr_3C_2-Ag-BaF_2/CaF_2金属基高温自润滑耐磨覆层的组织结构及摩擦学性能[J];中国表面工程;2010年03期
4 高永建;张世堂;邓智昌;宝民;周健松;;激光熔覆高温自润滑覆层的摩擦学特性[J];中国表面工程;2011年02期
5 彭如恕,王剑彬,欧阳敏玲;不同基体激光熔覆涂层组织和性能特点[J];表面技术;2004年02期
6 陈惠芬,胡静霞,何宜柱,高甲生;激光熔覆混合粉末涂层的组织相容性研究[J];表面技术;2005年02期
7 任爱国;王晓静;丁静;;激光熔覆止裂技术研究[J];表面技术;2006年02期
8 陶锡麒,潘邻,夏春怀,曹庆,吴子健,陈培峰,万滋雄,王澄宇;激光熔覆用钴基合金粉末的研究[J];材料保护;2002年10期
9 吴莹,牛焱;激光熔覆添加碳化钨的镍基合金层的组织和硬度研究[J];材料保护;2005年02期
10 张国军,金宗哲;原位合成复相陶瓷概述[J];材料导报;1996年02期
中国重要会议论文全文数据库 前1条
1 赵永庆;周廉;朱康英;曲恒磊;吴欢;刘彩利;;新型高温钛合金——阻燃钛合金研制[A];2000年材料科学与工程新进展(下)——2000年中国材料研讨会论文集[C];2000年
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1 王文丽;原位自生颗粒增强镍基激光熔覆涂层研究[D];郑州大学;2007年
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1 吴凡;倪庆知;;高温处理制件的表面斑状凸起[J];大型铸锻件;1982年04期
2 陈万湘,张荣珍;C_(60)/C_(70)在空气中高温状态下的聚合[J];光谱学与光谱分析;1999年03期
3 罗平亚;;抗高温水基泥浆作用原理[J];石油学报;1981年04期
4 章铁;;短时高温处理抑制梅果成熟的试验简报[J];中国果品研究;1995年02期
5 袁春;;发电机组高温处理办法[J];石油和化工设备;2006年02期
6 许美琪;;木材高温处理的机理与效用[J];家具;2010年01期
7 张智;杨杰;嵇阿琳;吴书锋;吴小军;介玉洁;;高温处理对轴棒法编织碳/碳复合材料热性能的影响[J];材料导报;2012年20期
8 高愿军,孔谨,路建锋,许克勇,魏新军;贮前短时高温处理对山楂果实的防腐效应[J];食品科学;1995年03期
9 吕政堂;用于硅冶炼的细粒碳还原剂在高温处理时的行为[J];轻金属;1995年02期
10 ;日发现高温处理的扇贝壳可杀菌[J];饲料与畜牧;2000年06期
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1 许杰;赵芳红;张保军;马眷荣;;高温处理对离子交换玻璃力学性能的影响[A];中国硅酸盐学会玻璃分会2009年全国玻璃科学技术年会论文集[C];2009年
2 李雪松;朱宏伟;慈立杰;徐才录;毛宗强;魏秉庆;梁吉;吴德海;;纳米碳管经高温处理后在室温,中等压力下储氢[A];第三届全国氢能学术会议论文集[C];2001年
3 张淑珍;张志刚;汪德涛;;高温处理对7175铝合金T74状态组织与性能的影响[A];中国有色金属学会第三届学术会议论文集——科学技术论文部分[C];1997年
4 宋美慧;修子扬;武高辉;;高温处理对Sip/LD11复合材料性能的影响[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
5 叶明惠;赵忠民;王建江;杜心康;;高温处理对重力分离SHS陶瓷内衬管的影响[A];复合材料:生命、环境与高技术——第十二届全国复合材料学术会议论文集[C];2002年
6 李雪松;朱宏伟;慈立杰;徐才录;毛宗强;魏秉庆;梁吉;吴德海;;纳米碳管经高温处理后在室温、中等压力下储氢[A];中国太阳能学会2001年学术会议论文摘要集[C];2001年
7 殷凤仕;郑启;孙晓峰;张承忠;姚治铭;管恒荣;胡壮麒;;熔体高温处理对M963合金凝固组织的影响[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
8 宋美慧;修子扬;武高辉;;高温处理对Sip/LD11复合材料性能的影响[A];2004年中国材料研讨会论文摘要集[C];2004年
9 殷凤仕;郑启;孙晓峰;张承忠;姚治铭;管恒荣;胡壮麒;;熔体高温处理对M963合金凝固组织的影响[A];2004年材料科学与工程新进展[C];2004年
10 韦东滨;韩静涛;谢建新;付晨光;王连忠;贺毓辛;;真空环境下钢中裂纹的高温愈合[A];2007轧钢与锻造过程中的裂纹控制技术学术研讨会论文集[C];2007年
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1 本报记者 桑雪骐;不必将高温处理食品赶下餐桌[N];中国消费者报;2004年
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1 王小宙;耐高温有机硅胶粘剂的制备及性能研究[D];国防科学技术大学;2013年
2 马彦;PIP法C_f/SiC复合材料组成、结构及性能高温演变研究[D];国防科学技术大学;2011年
3 宋宁;含硅、氮、硼元素耐高温芳基乙炔树脂及其复合材料的研究[D];华东理工大学;2012年
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1 罗健;高温处理对激光熔覆自润滑耐磨复合涂层影响的研究[D];苏州大学;2015年
2 李留勇;不同生育期高温处理对水稻生长及产量形成的影响[D];华中农业大学;2015年
3 张丽红;高温CO_2加富对温室黄瓜糖代谢及其关键酶活性的影响[D];内蒙古农业大学;2015年
4 司亚凯;SiC_f/SiC复合材料反射镜坯体的制备与性能研究[D];国防科学技术大学;2010年
5 李承高;高温处理对PAN基碳纤维结构与拉伸性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2014年
6 刘翠娜;抗高温水基钻井液配方室内研究[D];中国地质大学(北京);2012年
7 陈卫卫;耐高温水稻资源高温诱导表达蛋白鉴定与分析[D];华中农业大学;2010年
8 时存;MoSi_2及其复合材料的高温摩擦磨损性能研究[D];湖南科技大学;2009年
9 王艳;强化高温风干成熟工艺对中式培根脂质分解氧化及品质风味影响的研究[D];南京农业大学;2012年
10 王燕;高温诱导番茄柱头外露的生理及分子基础的研究[D];浙江大学;2015年
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