检索结果-南通市图书馆

电热爆炸喷涂法制备Fe基非晶涂层及性能研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

电热爆炸喷涂法制备Fe基非晶涂层及性能研究

作者：张晶兰州理工大学

学位级别：硕士

传统的热喷涂方法制备Fe基非晶涂层有两个缺点,一是冷却速度相对较低,致使涂层的非晶率较低;二是对涂层的孔隙与裂纹等结构缺陷改善不明显。电热爆炸喷涂技术利用高脉冲电流对喷涂材料瞬时放电,喷涂颗粒在冲击波的作用下被加速到2000-50... 详细信息

传统的热喷涂方法制备Fe基非晶涂层有两个缺点,一是冷却速度相对较低,致使涂层的非晶率较低;二是对涂层的孔隙与裂纹等结构缺陷改善不明显。电热爆炸喷涂技术利用高脉冲电流对喷涂材料瞬时放电,喷涂颗粒在冲击波的作用下被加速到2000-5000m/s,冷却速度接近106 m/s,足以抑制熔滴的结晶,使涂层拥有较高的非晶率。电热爆炸喷涂法制备Fe基非晶涂层是突破传统制备方法制衡的一种有效手段。本文采用FeSiBC系非晶薄带作为喷涂材料,使用连续电热爆炸喷涂装置在45#钢基体表面进行喷涂,其产生的爆炸产物在超强冲击波的作用下形成性能优良、结合强度高的Fe基非晶涂层。本文通过大量实验探索确定了几个典型的工艺参数,分析了不同参数对Fe基非晶涂层的微观形貌及物相组成、孔隙率、非晶率、结合强度、显微硬度、耐磨性以及耐蚀性的影响,采用有限元计算模拟分析了喷涂颗粒在电热爆炸中的变化规律,并得出以下结论:(1)电热爆炸喷涂法制备的Fe基非晶涂层的元素分布均匀并无偏析等现象出现,XRD与TEM形貌图显示出其是典型的非晶结构,与45#钢基体达到了冶金结合。在非晶薄带尺寸与储能电容一致的情况下,电热爆炸喷涂的最佳工艺参数为初始充电电压12.5kV、喷涂距离26mm。在该工艺参数下,涂层的表面孔隙率最低、缺陷最少,粗糙度最低,与基体结合强度最高。通过称重法算出其沉积效率也最高。(2)在超强冲击波的作用下,喷涂颗粒被细化成纳米级粒子,这在一定程度上使Fe基非晶涂层的显微硬度明显高于基体,最高达到1008HV,高于其它工艺方法制备出的硬度。三点弯曲实验表明,涂层与基体结合强度较好,并无明显的撕裂、脱落等现象出现。在其它条件相同的情况下,本实验的最佳工艺参数制备出的非晶涂层展现出最好的抗弯性能。摩擦磨损试验结果表明:Fe基非晶涂层的高硬度与细化的纳米级颗粒能够极大地提高其耐磨性,并远远高于45#钢基体,耐磨性12.5kV涂层>15kV涂层>10kV涂层>基体。电化学腐蚀试验表明,在3.5wt.%NaCl溶液中,均匀致密的Fe基非晶涂层因其没有传统金属的晶界、位错等缺陷,以及在Mo元素和钝化膜的作用下,耐蚀性要高于45#钢基体,能够明显提升基体的耐蚀性能。(3)本文采用有限元模拟的方法建立电热爆炸从非晶薄带到基体的轴向模型,通过计算喷涂颗粒飞行过程中的温度、速度及流场压强进一步说明了非晶合金在初始电压为12.5kV、喷涂距离为26mm时的工艺参数下颗粒飞行中的速度与温度大小最为适宜,配合最为良好,涂层的沉积效果最好。

关键词：电热爆炸喷涂非晶合金涂层组织与性能耐磨耐蚀

基于PLC和组态软件的非晶涂层喷涂装置控制系统的研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于PLC和组态软件的非晶涂层喷涂装置控制系统的研究

作者：任骏锋北京化工大学

学位级别：硕士

当前工业领域对金属基体表面抗腐蚀性、耐磨损性等特性的要求不断提高,因此,利用超音速火焰喷涂技术制备非晶合金涂层的防腐手段得到了深入的研究和广泛的应用,但目前的非晶涂层喷涂设备大多存在功能单一或智能化水平较低等缺点,当完成... 详细信息

当前工业领域对金属基体表面抗腐蚀性、耐磨损性等特性的要求不断提高,因此,利用超音速火焰喷涂技术制备非晶合金涂层的防腐手段得到了深入的研究和广泛的应用,但目前的非晶涂层喷涂设备大多存在功能单一或智能化水平较低等缺点,当完成大型钢板表面非晶合金涂层制备工作时,可能会产生喷涂效率较低、涂层质量不均匀等问题。因此,用于智能化制备大面积非晶涂层的新型喷涂装置的研制对于工业领域中的金属防腐有着重要的意义。基于此,本文针对一套用于大型钢板表面非晶涂层制备的新型喷涂装置设计了基于PLC和WinCC的智能化喷涂控制系统,该系统以超音速火焰喷涂制备非晶涂层的工艺流程及工艺要求为基础,通过采用西门子S7-300 PLC、S120伺服控制系统、MM440变频控制器以及WinCC组态软件,实现对非晶涂层制备过程的自动化、智能化控制。通过对超音速火焰喷涂的工艺要求进行分析,确定了喷涂工艺流程,并结合喷涂装置的工作原理,对系统提出了相关的控制要求,并在对比多个系统的解决方案后,确定了最优的系统控制方法。根据控制系统的需要,对PLC、伺服驱动系统、变频器、电机以及其它硬件进行了选型和设定,同时,分别在STEP 7和STARTER软件中对PLC和S120进行硬件组态。在确定喷涂系统的控制流程后,通过STEP 7软件对控制系统的逻辑程序完成编写。在上位机中利用WinCC组态软件对喷涂装置的控制过程进行了系统组态,通过软件中的图形编辑器完成对各个控制界面的图形设计及变量连接工作,并通过C脚本来实现部分图形的特殊功能,各个界面之间可以相互跳转,通过控制界面可以对喷涂现场进行图像采集和参数显示,同时可以对喷涂设备的运行进行控制。为了保证控制系统的可行性和可靠性,在系统研究过程中,利用PLCSIM软件对STEP 7中的部分程序进行了模拟仿真。另外,通过将PLC与驱动系统进行联机调试,实现了对驱动程序的检验。本文针对非晶涂层喷涂装置控制系统的研究工作已经完成了实验室阶段的调试,实验检验证明系统程序能够满足喷涂装置的控制要求,系统的控制界面友好且操作简便,为工业实际应用打下了基础。

关键词：非晶合金涂层 PLC WinCC 控制系统喷涂设备 S120

X70管线钢Fe基非晶涂层制备及腐蚀性能研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

X70管线钢Fe基非晶涂层制备及腐蚀性能研究

作者：张强兰州理工大学

学位级别：硕士

非晶合金由于具备高强度、高硬度以及极佳的耐蚀耐磨性能而受到研究工作者的广泛关注,并成为当前新材料的研究热点。然而其本身所具备的本征脆性和尺寸限制,成为制约非晶合金实际应用的瓶颈。通过热喷涂可以将非晶合金粉末做成涂层,既... 详细信息

非晶合金由于具备高强度、高硬度以及极佳的耐蚀耐磨性能而受到研究工作者的广泛关注,并成为当前新材料的研究热点。然而其本身所具备的本征脆性和尺寸限制,成为制约非晶合金实际应用的瓶颈。通过热喷涂可以将非晶合金粉末做成涂层,既可以突破非晶合金应用的尺寸限制,还可以充分利用非晶合金本身所具备的各项优异性能。其中Fe基非晶涂层价格低廉、高强高硬度以及优异的耐蚀耐磨性,在制造与再制造领域具有极大的应用潜力。本研究首先利用高压气雾化法制备了(FeNi)CrCoSiBNb非晶合金粉末,然后利用超音速火焰HVOF技术在焊接之后的X70管线钢表面成功制备了Fe基非晶合金涂层。随后利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、电化学工作站以及同步热分析仪等仪器对涂层的物相结构、表面形貌、耐蚀性能以及热稳定性进行表征和分析。本研究得到以下结论:(1)将高压气雾化法所制备的(FeNi)CrCoSiBNb非晶合金粉末进行筛分,选取粒径为18～48μm的非晶合金粉末,利用HVOF技术在X70管线钢三个区域(母材、热影响区以及焊缝)进行喷涂。涂层为完全非晶状态。此外涂层组织均匀,无明显裂纹;平均显微硬度为653.4 HV;过冷液相区宽度约为80.5℃,具有较高的热力学稳定性。相比于X70管线钢焊缝处区域(E=-436m V;I=7.331×10 A/cm),Fe基非晶涂层拥有更加优异的耐蚀性能,具体表现为更正的自腐蚀电位(E=-358 m V)和更低的自腐蚀电流密度(I=2.320×10 A/cm)。因此在X70管线钢上制备Fe基非晶涂层,可以显著提高基体材料的耐蚀性能降低其腐蚀速率。(2)低温冷热循环CTC处理15、30以及60次之后,Fe非晶涂层仍保持完全非晶结构。随着CTC次数的逐渐增加,涂层的半高宽先降低后增加,表明非晶涂层先发生“结构弛豫”现象后又发生“结构复兴”现象。该研究表明CTC处理确实会对涂层的微观原子排列方式造成一定程度的影响。与此同时,涂层的耐蚀性能也在随着CTC次数的变化而变化。值得注意的是,CTC30涂层具有更优的耐蚀性能(相比于铸态涂层R=33268.3?·cm,CTC30涂层具有较大的极化电阻R=75542.04?·cm),这主要是由于涂层一方面内部发生原子的重新排列,导致“结构回春”现象的发生;另一方面是经CTC处理之后涂层的孔隙率缩减(孔隙由铸态涂层的2.23%降低至CTC30涂层的1.61%)。(3)将非晶涂层分别在400、500以及600℃之下保温30 min后,可以发现随着热处理温度的升高,涂层内部的原子结构开始趋向于有序化,出现了晶化现象,值得指出的是,当热处理温度超过晶化温度T时(600℃),涂层此时内部的微量晶体相主要为Fe Ni和Fe-Cr固溶相,此时涂层的耐蚀性能下降。随着保温时间的延长,涂层耐蚀性能也在逐渐变差。当保温时间至90 min时,涂层的耐蚀性能最差。在铸态和热处理涂层中,HT500涂层具有最优的耐蚀性能,表现为具有更低的自腐蚀电流密度(I=9.910×10 A/cm),表明经500℃热处理可显著提高非晶涂层的耐蚀性能。

关键词： X70管线钢超音速火焰喷涂非晶合金涂层耐蚀性能低温冷热循环处理

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

Fe基非晶复合涂层的制备与性能研究

Fe基非晶复合涂层的制备与性能研究

作者：龚文凯东华大学

学位级别：硕士

金属零件或设备在服役过程中,接触表面易发生磨损失效,导致零件报废,在工业生产中造成巨大的经济损失。表面工程是指,利用各种表面技术,将少量具有特殊性能的涂层材料置于基体表面,使基体表面获得其本身没有而又希望具有的优异性能,充... 详细信息

金属零件或设备在服役过程中,接触表面易发生磨损失效,导致零件报废,在工业生产中造成巨大的经济损失。表面工程是指,利用各种表面技术,将少量具有特殊性能的涂层材料置于基体表面,使基体表面获得其本身没有而又希望具有的优异性能,充分发挥涂层和基体材料的应用潜力,实现“1+1>2”的效果。Fe基非晶合金以其自身独特的原子排列特点,表现出高硬度、耐磨、耐蚀等一系列优异性能。但是,由于快淬的极端形成条件,材料厚度受到极大限制,多以薄带形式出现。目前Fe基非晶合金带材已实现工业大规模生产,成本低廉,非晶形成能力强,力学性能优异,作为涂层材料更易与碳钢基体形成冶金结合界面。因此,Fe基非晶合金带材作为金属薄膜涂层材料,在表面工程领域的应用上展现出巨大潜力。电接触强化技术是利用强电流使接触电阻剧烈放热,接触区域快速升温,并在压力作用下使涂层材料与基体焊合形成金属保护层。与其他表面技术相比,电接触强化技术制备涂层具有能量利用率高、升温速率大、涂层致密、操作简单、界面结合强度大等优点。本文作者首次采用电接触强化技术制备高性能Fe基非晶复合涂层,为非晶涂层的制备提供了一套全新的方案。首先将Fe78Si9B13非晶合金带材直接包裹至45钢环形试样表面,再利用电接触强化设备将薄带与基体焊合。本文作者对电接触强化技术制备的Fe基非晶涂层的物相组织、显微结构进行了详细研究,并通过正交试验探索分析了不同工艺参数对涂层显微硬度、抗热震性以及耐磨性的影响。论文主要研究工作和结果如下:(1)采用电接触强化技术制备了厚度为25μm5μm的Fe基非晶复合涂层,涂层表面质量稳定。通过EDS分析可知,在高温和压力作用下,涂层与基体之间发生了元素扩散,形成了良好的冶金结合界面。涂层内非晶相和晶化相同时存在,非晶含量可达72.2%,析出的晶化相主要包括α-Fe(Si)相和Fe2B相。随着电流的增大涂层内部晶化现象更明显。(2)电接触强化技术制备Fe基非晶复合涂层,硬度最高达976HV,约为调质态45钢基体硬度的4.5倍。由正交试验结果可知,最佳工艺参数为:电流20k A、带材层数3层、压力0.6MPa、强化周期4次,其中电流大小为主要影响因素。当电流为15k A、20k A时,涂层中ɑ-Fe相晶粒细小一定程度上阻碍了剪切带运动导致的形变,所以硬度随电流的提高呈上升趋势;而当电流为25k A时,温度超过了晶粒快速长大的阈值形变方式发生改变,微观变形方式由剪切带运动变为位错运动,硬度因此降低。在热影响区和接触应力的作用下,工件基体部分越靠近界面处,晶粒细化越明显、硬度也更高。(3)研究发现,通过电接触强化技术制得的Fe基非晶复合涂层,可对基体起到良好的防护作用。涂层耐磨性是45钢基体的3倍。由正交试验结果可知,耐磨性最佳的工艺参数组合为:电流20k A、带材层数2层、接触压力0.6MPa、强化周期4次,其中电流为主要影响因素。析出晶粒的弥散强化作用,有助于提高涂层的耐磨性。接触压力增大,使得涂层结合强度增加,对于耐磨性也有一定的提升。涂层的磨损机制为层离剥落和疲劳磨损。(4)通过电接触强化技术制备的Fe基非晶复合涂层抗热震性能优异。试验测得涂层最高热震次数为133次。通过极差分析可知,影响涂层热震性能指标的主次因素分别为:电流、压力、层数、强化周期,最佳工艺参数为电流25k A、压力0.6MPa、层数为1层、强化周期3次。经分析,高温和压力有利于界面结合处的元素扩散,使得涂层与基体间的组织成分与元素分布更加连续、致密、均匀,减小了因热膨胀系数差异产生的热应力,使得裂纹的萌生与扩展得到有效抑制,涂层的抗热震性提升。

关键词：电接触强化非晶合金涂层冶金结合耐磨性抗热震性能

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

电弧喷涂含非晶相铁基涂层的研究与应用

电弧喷涂含非晶相铁基涂层的研究与应用

封孔处理对电弧喷涂Fe基非晶涂层耐蚀性的影响

第八届全国表面工程学术会议暨第三届青年表面工程学术论坛

作者：贺定勇张关震周正傅斌友蒋建敏李晓延北京工业大学材料科学与工程学院

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备出含非晶相Fe基合金涂层,并通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、显微硬度仪及湿式橡胶轮磨粒磨损试验机等对其微观组织结构和性能进行了研究。结果表明,涂层呈典型的层状分布,组织均匀致密,孔隙... 详细信息

采用电弧喷涂技术在Q235钢基体上制备出含非晶相Fe基合金涂层,并通过X射线衍射仪、扫描电镜、透射电镜、显微硬度仪及湿式橡胶轮磨粒磨损试验机等对其微观组织结构和性能进行了研究。结果表明,涂层呈典型的层状分布,组织均匀致密,孔隙率和氧化物含量均较低。涂层具有较高的硬度和优异的耐磨性能,显微硬度在900-1050HV0.1之间,相对耐磨性在同等实验条件下为Q235钢的18倍左右,在工程领域中得到了大量的实际应用。

关键词：非晶合金涂层电弧喷涂微观组织结构耐磨性能应用

来源： cnki会议评论

在线全文

cnki会议

学校读者我要写书评

暂无评论

封孔处理对电弧喷涂Fe基非晶涂层耐蚀性的影响

《粉末冶金材料科学与工程》2012年第17卷1～6期总目次

第十一届中国钢铁年会

作者：颜月梅魏先顺沈军同济大学材料科学与工程学院

本文采用磷酸铝和环氧树脂封孔剂对电弧喷涂Fe基非晶涂层进行封孔处理。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对涂层的组织结构进行了表征,通过电化学方法对封孔前后的涂层在中性(3.5 wt.%NaCl)和酸性(0.5 mol/L HSO)环境下的耐腐蚀性... 详细信息

本文采用磷酸铝和环氧树脂封孔剂对电弧喷涂Fe基非晶涂层进行封孔处理。利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对涂层的组织结构进行了表征,通过电化学方法对封孔前后的涂层在中性(3.5 wt.%NaCl)和酸性(0.5 mol/L HSO)环境下的耐腐蚀性能进行研究。结果表明:两种封孔剂均可以渗透到涂层内部并填充涂层孔隙,封孔后涂层的耐腐蚀性能得到明显提升。在3.5 wt.%NaCl溶液中,磷酸铝封孔涂层的钝化电流密度显著低于环氧树脂封孔涂层,表明在中性环境中磷酸铝封孔剂的封孔效果更好。在0.5 mol/L HSO溶液中,二者表现相当。封孔处理可以阻止或减缓外部腐蚀介质对涂层的渗透作用,从而起到有效的防护作用。

关键词：电弧喷涂非晶合金涂层封孔处理耐腐蚀性能

来源： cnki会议评论

在线全文

cnki会议

学校读者我要写书评

暂无评论

粉末冶金材料科学与工程 2012年第6期 833-842页