热喷涂方法制备复合材料的工艺研究

论文摘要

常规的热喷涂方法在大气中进行,被加热到高温的金属熔滴或粒子在大气中非常容易氧化,所以使用常规电弧喷涂方法得到的复合材料中存在相当数量的氧化物。通过对喷涂气氛的控制,可以降低粒子表面的氧化程度,采用可控气氛喷涂方法制备的复合材料可以更加致密而又极少氧化,并且结合强度更高,可用于生产具有某些特殊性能的材料。对空气和保护气氛喷涂方法制备的4Cr13、FeCrAl、Al和Ti基体材料的对比发现,在空气中喷涂的组织中粒子之间分布着薄的氧化物层,破坏了粒子的扩散和冶金反应过程的连续性,使晶粒无法越过该界面生长,以形成粒子间的冶金结合。这是使结合强度降低的最主要因素。在保护气氛(Ar)下喷涂的组织中几乎没有被氧化,组织连续,没有明显的层状结构,但是存在一定的孔隙。通过扫描电镜照片发现,晶粒和晶粒之间没有孔隙的部分已经形成了共同晶粒,即产生了冶金结合。对保护气氛制备的4Cr13、FeCrAl、Al和Ti基体材料和空气中制备的Al各施加1.5倍屈服极限的力,从一定程度上减少了喷涂中产生的孔隙,并为以后的再结晶提供了源动力。将压力加工件和未经压力加工件进行真空热处理通过观察其组织及形貌的变化发现,冷加工工件经真空热处理发生再结晶,组织有了变化,并有更多的共同晶粒生成。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 金属基复合材料的发展现状及发展趋势
• 1.1.1 先进复合材料当前的发展动向
• 1.1.2 金属基复合材料的研究进展
• 1.1.3 金属基复合材料的制备技术
• 1.2 热喷涂技术概述
• 1.2.1 热喷涂技术发展现状
• 1.2.2 热喷涂的分类
• 1.2.3 热喷涂方法制备复合材料时遇到的困难及解决办法
• 1.3 可控气氛热喷涂的发展趋势及发展现状
• 1.3.1 可控气氛热喷涂的发展趋势
• 1.3.2 可控热喷涂的发展现状
• 1.4 本文的研究目的及主要研究内容
• 1.4.1 本课题的研究目的
• 1.4.2 本文的主要研究内容
• 第二章 实验步骤及工艺
• 2.1 沉积层制备方法
• 2.1.1 载体金属及其表面预处理
• 2.1.2 沉积的基体材料
• 2.1.3 喷涂步骤
• 2.2 可控气氛喷涂设备
• 2.2.1 可控喷涂装置主要组成部分
• 2.2.2 可控气氛热喷涂装置的机械零件
• 2.2.3 电弧喷涂设备
• 2.2.4 等离子弧喷涂设备
• 2.2.5 该喷涂设备与其它喷涂设备的区别
• 2.3 喷涂工艺
• 2.3.1 电弧喷涂工艺
• 2.3.2 等离子喷涂工艺
• 2.3.3 喷涂距离
• 2.3.4 涂层厚度
• 2.4 涂层试样的金相试样的制备程序
• 2.4.1 切割试样
• 2.4.2 试样镶嵌
• 2.4.3 磨削抛光
• 2.4.4 金相试样的腐蚀
• 第三章 电弧喷涂基体金属的组织形貌及成分分析
• 3.1 4Cr13喷涂组织形貌及成分分析
• 3.1.1 空气中喷涂4Cr13与保护气氛喷涂4Cr13组织对比分析
• 3.1.2 空气中喷涂4Cr13与保护气氛喷涂4Cr13成分分析
• 3.2 FeCrAl喷涂组织形貌及成分分析
• 3.2.1 空气中喷涂FeCrAl与保护气氛喷涂FeCrAl组织对比分析
• 3.2.2 空气中喷涂FeCrAl与保护气氛喷涂FeCrAl成分分析
• 3.3 Al喷涂组织形貌及成分分析
• 3.3.1 空气中喷涂Al与保护气氛喷涂Al组织对比分析
• 3.3.2 空气中喷涂Al与保护气氛喷涂Al成分分析
• 3.4 Ti喷涂组织形貌及成分分析
• 3.4.1 空气中喷涂Ti与保护气氛喷涂Ti组织对比分析
• 3.4.2 空气中喷涂Ti与保护气氛喷涂Ti成分分析
• 第四章 加压处理后基体金属的组织形貌变化及分析
• 4.1 Al加压后的组织形貌变化
• 4.2 Ti、FeCrAl、4Cr13加压后的组织形貌变化
• 第五章 热处理后基体金属的组织形貌变化及分析
• 5.1 热处理工艺
• 5.2 热处理后Al的组织形貌的变化
• 5.3 热处理后Ti的组织形貌的变化
• 5.4 热处理后4Cr13的组织形貌的变化
• 5.5 热处理后FeCrAl的组织形貌的变化
• 第六章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢