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《长沙理工大学》 2011年
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镁合金表面热障涂层的制备及其性能研究

范习之  
【摘要】:镁合金具有比强度、比刚度高,减振性好等一系列优点,在航空、航天、汽车、电子和家电等行业具有极其重要的应用价值和广阔的应用前景。但是镁合金化学性质活泼易腐蚀,硬度低不耐磨,熔点低耐热性能差,导致镁合金研究和应用发展缓慢。镁合金表面处理能有效改进各种表面性能,提高其耐腐蚀、耐磨、耐热性能。使用热喷涂技术在金属基底表面制备热障涂层可以获得耐磨、耐蚀、隔热以及其他特殊的表面性能。8YSZ(8%的氧化钇稳定的氧化锆)是经典的、使用最广泛的热障涂层材料,具有热膨胀系数大、热导率低、抗热冲击性能好等优点,在柴油机和燃气轮机方面都表现出良好的性能。本文研究了在高强高韧的MB26稀土变形镁合金表面制备陶瓷层为8YSZ的热障涂层的工艺和性能,获得了与基底结合稳定、使用寿命长、耐腐蚀、耐磨和耐热的热障涂层。 采用等离子喷涂法在MB26镁合金基底表面制备以NiCrAlY为粘结层、8YSZ为陶瓷层的热障涂层。在等离子喷涂过程中,镁合金基底受热发生氧化。通过冷却水、压缩空气和自然空气冷却来控制基底温度,不同基底温度下涂层与基底结合状态不一样。基底温度高的样品涂层铺展性好,但是基底氧化严重。压缩空气冷却基底制备的样品,涂层与基底的结合强度和抗热震性能最好。热障涂层改性MB26镁合金表面后,使合金具有化学性质稳定的表面性能,耐腐蚀性能显著提高;在接触磨损过程中能使合金的磨损量降低90%以上;厚度为108μm的8YSZ陶瓷层能使合金使用温度提高约80℃。 MB26镁合金表面电弧喷涂制备Al涂层,经40MPa冷压和200℃热处理后涂层与基底之间形成微区冶金结合,两者结合紧密。采用化学镀在MB26镁合金表面制备Ni镀层,镀层结合强度大、抗热震性能好。基底喷砂处理和经230℃热处理后的样品结合强度和抗热震性能进一步提高。 MB26镁合金表面制备含Al或Ni中间层的热障涂层。Al中间层的层状裂纹容易扩散导致断裂失效,对涂层体系结合强度和抗热震性能的提高无帮助。Ni中间层大幅提高热障涂层与MB26镁合金基底之间的结合强度。含Ni中间层的热障涂层比直接在MB26镁合金表面制备的热障涂层的抗热震性能提高20到30倍。在冷水中进行淬火热震试验,发现涂层与基底界面上基底的腐蚀是涂层失效的主要方式。
【学位授予单位】:长沙理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.4

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