反应超音速火焰喷涂合成ticni金属陶瓷涂层的研究

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1、反应超音速火焰喷涂合成TiC．Ni金属．陶瓷涂层的研究姚海玉(材料学)指导教师：王引真教授摘要本文采用钛、镍以及石墨为原料，将自蔓延高温合成(SHS)与超音速火焰喷涂技术相结合，制备出TiC-Ni金属陶瓷涂层。根据热力学原理计算了体系的反应生成热，计算结果表明体系中瓢与C的反应为主反应；通过热力学编程计算，得到了成分参数与工艺参数对粒子表面温度的影响规律、Ni含量对平衡相组成与绝热燃烧温度的影响规律、以及C／Ti比对平衡相组成的影响，从而为选择成分参数和工艺参数提供理论依据。探讨了不同粉末制各工艺对涂层组织的影响，研究结果表明，团聚粉末满足发

2、生SHS反应的热力学条件，可以发生自蔓延反应，得到了含有TiC的涂层；非团聚粉中各组元相互分散，涂层产物中存在大量Ti02相和NiO相，但无TiC相存在。Ni．TiC系在反应超音速火焰喷涂过程中，雨与C的放热反应是主要反应并且反应过程是逐步进行的，当喷距小于150mm时，反应体系处于孕育期，喷距为150～210mm之间，体系处于反应期，喷距大于210mm时，体系处于稳定期。成分参数中Ni会在喷涂过程中吸收多余反应热，减缓合成中粉末组分的氧化，并且起到粘结相金属的作用；粉末组分中cfri比增大，涂层孔洞会减少，显微硬度会增加，但总的来说，C／T

3、i比对涂层性能的影响并不很大；喷涂粉末粒度越大，原始粉末中含有的孔洞越多，这会使反应组元的接触程度降低，从而影响粉末的反应程度；适量Mo的添加，有助于提高涂层的耐冲蚀磨损性能。采用正交试验设计方法对粉末影响因素进行了优化，结果表明，各因素的重要性顺序为(主一次)：粉末粒度一送粉量一合金元素Mo含量一制粉工艺，最佳方案为：粉末粒度250～300目，制粉工艺为团聚制粒，合金Mo含量6wt％，送粉量309／rain。喷涂工艺参数对涂层滑动磨损性能的影响主要表现在，适中的氧气流量、燃气流量有利于获得耐磨性较好的涂层，喷涂距离较小时，涂层的磨损失重量变

4、化不明显，喷涂距离较大时，失重量较高。关键词：超音速火焰喷涂，热力学，金属陶瓷涂层，涂层StudyonReactiveHVOFSprayingTiC-NiCeramic-MetalCoatingsYAOHai-yu(MaterialScience)DirectedbyAssociateProfessorWANGYin-zhenAbstractAnewprocess，ReactiveHighVelocityOxy—fuelFlameSprayingwasdevelopedforproducingceramic·metalcompositecoa

5、tings．ItcombinestheSelf-propagationHigh-temperatureSynthesisandhighvelocityoxy-fuelflamespraying，andconsistsofsynthesizingcermets-basedmaterialanddepositingitsimultaneously．ThethermodynamicreactiontendencyamongTi，C，Nipowders，surfacetemperature，relationshipofstandardreactive

6、freeenthalpiesandtemperature．alongwitlltherelationshipofadiabatictemperatureandNicontentandC／Ti(atomicratio)havebeendrawnonthebaseofthermodynamiccalculation．ItisrevealedthatthereactionTi+C=TiCisabletotakeplaceandthetendencyisthemostactive．NicontenthaslittleimpactOilthephase

7、composition．C／Ti(atomicratio)istheconditionsofthephasecompositionofNi+TiC．AdiabmietemperaturedecreasewithNicontentincrease，initialtemperature600KthebestNicontentisaround40％．Thestudypreparedbydifferentpowdercoatingsorganizationalimpactoilthewaydiscussions．Researchshowsthatag

8、gregatingpowdermeetswiththermodynamicconditions，andcomingscontainTiC．ForNi-Ti-Csys