热喷涂TiB2-Ni复合涂层及摩擦磨损性能研究

《热喷涂TiB2-Ni复合涂层及摩擦磨损性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、密级：非密中图分类号：TG174.44硕士学位论文热喷涂TiB2-Ni复合涂层及摩擦磨损性能研究研究生：夏运朝导师：刘龙飞、王跃明学科：材料科学与工程研究方向：表面物理化学2018年5月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterStudyonThermalSprayingTiB2-NiCompositeCoatingandItsFrictionandWearPropertiesCandidate：Yun-zhaoXiaSupervisorandRank：Long-feiLiuProfess

2、or热喷涂TiB2-Ni复合涂层及摩擦磨损性能研究学位类型学术型学位作者姓名夏运朝作者学号14010302005学科（专业学位类别)材料科学与工程研究方向（专业领域)表面物理化学导师姓名及职称刘龙飞教授实践导师姓名及职称王跃明讲师所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年5月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式

3、标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要TiB2因其具有高硬度、高熔点和高温抗氧化及耐磨等优异性能，在提高其他材料的抗氧化和耐磨性

4、能方面显示出了广泛的应用前景。然而TiB2高温韧性差和扩散系数低等缺陷限制了其应用。本文采用“壳核型”型Ni包覆TiB2粉末，在304不锈钢表面运用大气等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术制备TiB2-50wt.%Ni金属陶瓷复合涂层。采用SEM、XRD和摩擦磨损试验机对涂层的组织结构、物相结构、显微硬度和孔隙率等进行了表征，开展不同条件下摩擦磨损性能的研究，得到了如下主要结果。研究了等离子喷涂功率对TiB2-xNi涂层结构和性能的影响：随着喷涂功率的提高，喷涂粉末融化更充分，涂层沉积良好，得到喷涂功率为28kW条件下涂层孔

5、隙率为12.05%，显微硬度达到740.53HV的TiB2-50wt.%Ni涂层。XRD结果表明涂层物相与原始喷涂粉末一致主要为TiB2和Ni相，“壳核型”粉体的使用有效的抑制了在大气等离子喷涂条件下TiB2的氧化分解。采用超音速火焰喷涂技术制备TiB2-50wt.%Ni涂层，并以涂层的孔隙率和硬度为优化目标，优化工艺设计，获得了超音速火焰喷涂技术制备TiB2-50wt.%Ni涂层最佳工艺参数为：氧气流量45m3·h-1，燃油流量22LPH，喷涂距离300mm，送粉速率80g·min-1。在此工艺参数下TiB2-50w

6、t.%Ni涂层孔隙率仅为2.3%，仅为大气等离子喷涂涂层的18.4%，显微硬度达到766.56HV，为基材的3.4倍，结合强度达到22.61MP。研究了室温下摩擦速率和载荷对304不锈钢基材及TiB2-50wt.%Ni复合涂层的摩擦磨损行为，结果表明：随着摩擦速率与载荷的增大，304不锈钢与TiB2-50wt.%Ni摩擦系数减小，磨损率增加，当载荷为40N和速率900r/min时，HVOF涂层的磨损率分别为1.55×10-5mm3/N·m和1.16×10-5mm3/N·m，基材磨损率分别为3.19×10-5mm3/N·

7、m和2.28×10-5mm3/N·m，涂层仅为基材的一半，可见涂层有效的提高了基材耐磨损性能。常温下304不锈钢基体主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损，涂层主要为粘着磨损。研究了TiB2-50wt.%Ni复合涂层和304不锈钢基材高温摩擦磨损行为，实验结果表明，高温环境下304不锈钢基材摩擦系数波动大，磨损率急剧增加；TiB2-50Ni涂层摩擦系数随温度升高波动不大；当温度为600℃时，HVOF涂层磨损率为2.73×10-5mm3/N·m仅为不锈钢基材磨损率11.07×10-5mm3/N·m的四分之一；且温度对涂层磨损影

8、响不大，涂层具有优异的高温摩擦磨损性能。关键词：等离子喷涂；超音速火焰喷涂；TiB2-50Ni涂层；组织结构；摩擦磨损性能iiiABSTRACTDuetoitshighhardness,highmeltingpointandhightemperatureoxidationresistanceandwearresistance,Ti