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微波场下金属陶瓷涂层的制备及性能研究

李楠  
【摘要】: 微波加热是基于材料本身的介质损耗而发热的一种加热方法,与使用常规烧结方法相比有着本质的不同。微波加热应用于陶瓷及陶瓷涂层烧结,具有升温迅速,温度场分布均匀,降低烧结温度,大大缩短烧结时间,降低能耗,改善陶瓷材料显微结构和宏观性能等特点。 本文首先根据微波烧结特点,提出了陶瓷涂层材料的选取原则,通过改变成分和含量,采用微波场下烧结法在45#钢基体上制备了三组金属陶瓷涂层。在制备涂层过程中,通过实验结果分析,确定采用水玻璃作为粘结剂进行烧结。最后采用X射线分析(XRD)、扫描电镜(SEM)等测试仪器和力学分析方法对金属陶瓷涂层的组织结构、涂层硬度、结合强度、耐磨性、耐蚀性和抗热震性等性能进行分析,本文研究得出以下结论: 实验结果表明,在微波场下烧结制备金属陶瓷涂层,升温速度极快且烧结时间短。扫描电镜结果表明,涂层气孔率低、均匀致密,涂层与基体之间已无明显界限,界面间形成良好的冶金化学结合和机械结合,涂层与基体结合良好。涂层结合强度实验表明,金属陶瓷涂层与基体具有良好的结合力,添加了Mo能提高金属陶瓷涂层与基体的结合强度。 硬度测试结果表明,涂层的显微硬度较高,比基体的硬度提高了3~5倍,但是硬度分布存在一定的分散性;耐磨性能实验结果表明,在相同的摩擦磨损实验条件下,金属陶瓷涂层能大幅度的提高了基体的耐磨性能;耐蚀性能实验结果表明,金属陶瓷涂层较好的阻止腐蚀介质向涂层内部及基体渗透,提高了基体的耐蚀性能;抗热震性实验表明,金属陶瓷涂层的抗热震性能很好,添加了Mo能提高金属陶瓷涂层抗热震性能。 由此可见,微波场下烧结制备陶瓷涂层是一种可行的、开创性的、高效、节能的方法途径。这表明将微波技术应用于制备陶瓷涂层是一种新型的陶瓷表面技术。


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