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作者：王岚兰州理工大学

学位级别：硕士

目前,随着表面工程技术的快速发展,在金属表面制备涂层和薄膜技术逐渐成熟。球阀和阀门作为重要的工业传输纽带,起着传输介质和控制流体方向的作用。因为球阀和阀门的特殊工况条件,对零部件力学性能有着很高的要求。一般提高金属零部件... 详细信息

目前,随着表面工程技术的快速发展,在金属表面制备涂层和薄膜技术逐渐成熟。球阀和阀门作为重要的工业传输纽带,起着传输介质和控制流体方向的作用。因为球阀和阀门的特殊工况条件,对零部件力学性能有着很高的要求。一般提高金属零部件的力学性能是通过热处理和添加合适的微量元素,但是这些传统方法已经满足不了零部件特殊的工况环境,因此需要在金属表面制备涂层,满足其复杂的工作条件和延长服役寿命。本论文通过氧乙炔热喷涂成功制备Co基合金涂层,通过物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)中的真空蒸发和真空阴极电弧离子镀成功制备TiN、CrN和DLC薄膜(类金刚石薄膜),并且分析涂层和薄膜的组织形貌和综合力学性能。本论文主要分为以下几个部分:1.利用氧乙炔热喷涂制备单层Co基合金涂层并研究组织和力学性能:用氧乙炔热喷涂技术成功制备Co基合金涂层,通过XRD和金相显微镜分析涂层组织为CrC、C oC、C rC 、C oC等(以下统称为MC类金属碳化物,M指代金属元素,角标指代原子比),并且这些硬质碳化物是涂层硬度提升的一个重要原因。通过SEM可知,涂层组织较为致密,但是因为温度不均匀或者喷枪距离等问题导致涂层部分区域产生开裂和未熔融颗粒现象。此外,通过显微硬度分析,涂层和基体相比较硬度几乎增大三四倍耐磨损性能提升,因为制备的涂层组织内生成MC、MC等硬质碳化物,使硬度增加涂层耐磨损性能提高。并且通过制备涂层,耐腐蚀性能也进一步得到优化,因为基体组织较为疏散,在表面制备涂层使组织变得更加致密减少孔隙的产生,同时因为涂层含有Cr等元素在表面生成一层致密的氧化层,所以提高涂层耐腐蚀性。2.利用PVD制备TiN、CrN和DLC单层薄膜:用真空阴极电弧离子镀制备TiN、CrN和DLC三种单层薄膜,研究发现CrN薄膜产生了CrN物相,TiN薄膜特征峰择优取向明显结晶度高,DLC薄膜则为非晶态薄膜。分析三种单层薄膜的力学性能,DLC薄膜的硬度和抵抗外载荷能力最高,这是因为作为非晶态薄膜缺陷和畸变较多所以硬度高塑性较高,其次就是TiN和CrN薄膜,TiN薄膜表面光滑并且薄膜质量优于CrN薄膜,所以性能优于CrN薄膜。3.利用PVD制备以Co基涂层为基础的TiN、CrN和DLC复合薄膜:首先用真空蒸发和真空阴极电弧离子镀制备以Co基涂层为基础的TiN复合薄膜,比较了力学性能,结果表明:用阴极电弧离子镀制备的TiN薄膜质量优于用真空蒸发制备的TiN薄膜,硬度、耐磨性和抵抗外载荷变形能力都是高于真空蒸发制备的TiN薄膜;其次比较同种技术下制备的TiN、CrN和DLC复合薄膜力学性能,结果表明:DLC作为非晶态薄膜其综合性能最好,其次就是CrN和TiN薄膜。综上所述,复合薄膜质量优于真空阴极电弧离子镀制备的单层薄膜,塑性变形能力得到提升,组织较为致密耐腐蚀性能好,并且复合薄膜其硬度、耐磨性能都优于单层Co基合金涂层,所以复合薄膜的综合力学性能是最好的。相比较氧乙炔热喷涂制备的Co基涂层,PVD技术能够更好的降低工业成本和优化涂层质量。

关键词：氧乙炔热喷涂 Co基合金涂层真空蒸发镀膜真空阴极电弧离子镀 CrN薄膜 TiN薄膜 DLC薄膜

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高炉风口氧乙炔热喷涂复合涂层

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山东工业大学学报 1990年第4期20卷 99-100页

作者：魏俊之王德洁姚树檀山东工业大学材料工程系山东省冶金研究所

高炉风口是向炉内鼓风的咽喉。运行中它始终受到高温气流的冲刷、赤热焦炭的磨蚀、熔渣铁水的侵蚀以及操作有时失常的影响,工作条件十分恶劣,破损率很高。更换风口需要休风或减风,又会破坏炉况的顺行,导致焦炭用量增加、生铁产量减少,因... 详细信息

高炉风口是向炉内鼓风的咽喉。运行中它始终受到高温气流的冲刷、赤热焦炭的磨蚀、熔渣铁水的侵蚀以及操作有时失常的影响,工作条件十分恶劣,破损率很高。更换风口需要休风或减风,又会破坏炉况的顺行,导致焦炭用量增加、生铁产量减少,因此,提高风口的使用寿命具有重要意义。经试验研制,用氧乙炔热喷涂复合涂层,是一项有效的措施。

关键词：高炉风口复合涂层氧乙炔热喷涂

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氧乙炔粉末热喷涂技术在冶金厂矿中的应用

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江西冶金 1991年第3期11卷 32-37页

作者：蒋昌生蒋勇江西大学江西电力职工大学

冶金厂矿中,许多机械零部件所处工作环境恶劣,消耗大。氧乙炔热喷涂技术既可用于零部件的预保护,又可用于修复,对提高使用寿命效果十分显著。但在我省冶金厂矿中尚未广泛应用。本文从热喷涂的特点和应用范围、氧乙炔粉末喷涂和喷焊、氧... 详细信息

冶金厂矿中,许多机械零部件所处工作环境恶劣,消耗大。氧乙炔热喷涂技术既可用于零部件的预保护,又可用于修复,对提高使用寿命效果十分显著。但在我省冶金厂矿中尚未广泛应用。本文从热喷涂的特点和应用范围、氧乙炔粉末喷涂和喷焊、氧乙炔粉末喷焊一步法和二步法、热喷涂用粉末、热喷涂工艺选择等5个方面探讨了氧乙炔粉末热喷涂技术在冶金厂矿中的推广应用。文中还给出了该项技术在冶金厂矿应用的13个实例。

关键词：氧乙炔热喷涂热喷焊粉末易损件

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热处理对不同Al含量热喷涂高铝青铜涂层强化的影响

热处理对不同Al含量热喷涂高铝青铜涂层强化的影响

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作者：钟国明广东工业大学

学位级别：硕士

铝青铜具备铜合金的优异性能,同时还具有高强度、高硬度、高减摩耐磨性、良好的耐腐蚀性等,一般应用在拉伸模具、阀门材料、压制模具、发电厂等现代工艺领域中。然而,随着科学技术的发展,先前研究的一些Al含量较低的铝青铜合金已经远远... 详细信息

铝青铜具备铜合金的优异性能,同时还具有高强度、高硬度、高减摩耐磨性、良好的耐腐蚀性等,一般应用在拉伸模具、阀门材料、压制模具、发电厂等现代工艺领域中。然而,随着科学技术的发展,先前研究的一些Al含量较低的铝青铜合金已经远远不能够满足如今的使用需求,并且发现在基体上制备铝青铜涂层能够有效改善工件性能,这使得开发新型高铝青铜涂层具备重大的现实意义。铝青铜合金经固溶处理+时效处理能够起到消除残余应力及强化合金性能及组织的作用,因此,如何强化新型高铝青铜涂层具有一定的研究价值。本文通过氧乙炔热喷涂技术在45钢基体上制备Cu-10Al-X、 Cu-15Al-X和Cu-20Al-X三种不同A1含量的高铝青铜热喷涂涂层,并通过固溶时效处理对三种涂层进行后续热处理强化。试验通过不同固溶处理温度与时间、不同冷却方式及不同时效处理温度与时间研究了其对涂层组织结构、显微硬度和摩擦磨损性能的影响,确定了最佳工艺条件,制备出不同铝含量的涂层。试验采用了倒置金相显微镜和扫描电镜(SEM)表征涂层组织形貌、厚度及结合情况、EDS能谱仪与X射线衍射仪(XRD)分析涂层的物相结构、显微硬度计测量涂层显微硬度和表面综合测试性能仪检测涂层摩擦学特性,研究所得主要结论如下：固溶处理：Cu-10Al-X涂层、Cu-15Al-X涂层在600℃/0.5h固溶处理后空冷及Cu-20Al-X涂层在800℃/0.5h固溶处理后空冷组织发生了变化且硬质相多于其他条件,β相(Cu3Al)溶解生成其同素异构体β、马氏体(Cu3Al2相)、α-Cu相相对减少,生成了一定的硬质相从而强化涂层。涂层显微硬度得到提升,其中Cu-15A1-X涂层提升幅度最大,并在600℃/0.5h条件下固溶处理得到了比较明显的强化,显微硬度从固溶前的159.15HV01提高到固溶处理后的258.53HV0.1,主要存在固溶强化、马氏体相变强化及过剩相强化等强化机制,水冷涂层强化效果不如空冷涂层。时效处理：涂层在上述条件下固溶后空冷、400℃/1h时效处理组织与性能要优于其他时效条件。涂层主量相为α-Cu相、以Cu9Al4及Cu4Al相为代表的γ2相、β相(Cu3Al)、Al65Cu20Fe15等含Fe元素的硬质K相及致密的氧化膜Al203相,次量相为β、马氏体(Cu3Al2相)、Al-Ni相Al4Ni3等)及Cu20等。这些K相是由45钢基体中Fe扩散到涂层中形成的。涂层中硬质相形态表现为黑色区域中的流线型居多,其中Cu-15Al-X涂层硬质相含量多于其他两种涂层,析出更多Cu-Al相,其显微硬度提高到最大289.81HV0.1，三种涂层主要强化机制是时效沉淀强化、相变强化、过剩相强化、晶粒细化,水冷后涂层强化机制为时效强化及过剩相强化。涂层摩擦学性能：涂层摩擦磨损试验条件为时间15min、载荷50N、转速500r/min和滑动距离5mm,其表现为良好的减磨耐磨性,并优于其他试验条件。 (1)干摩擦条件下摩擦磨损：热处理条件为600℃/0.5h固溶处理后空冷、400℃/1h时效处理时,Cu-15Al一X涂层摩擦系数最低为0.42,要小于其他两种系列的涂层、固溶后空冷涂层及热处理前的涂层,改善了涂层减摩性;其磨损率也是三种系列涂层中最低的,大约为3.3×10-5mm3/Nm,说明涂层耐磨性得到提高。主要磨损形式为磨粒磨损和粘着磨损;(2)湿摩擦条件下摩擦磨损：在与干摩擦相同的磨损条件下添加861-136-E02润滑液使涂层减摩耐磨性能得到进一步的改善。Cu-15Al-X涂层摩擦系数降低到0.10,磨损率下降到0.18×10-5mm3/Nm。主要磨损形式为粘着磨损。

关键词：氧乙炔热喷涂高铝青铜涂层固溶处理时效处理摩擦磨损

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