高速烟支质量检测装置中陶瓷涂层的优化选择研究

论文摘要

本文主要根据常德烟草机械高速烟支质量检测装置中陶瓷涂层的实际工作条件,利用实验的方法对比分析了Al2O3-40%TiO2、Al2O3-20%TiO2、WC-12%Co和Cr2O3四种陶瓷涂层材料的磨损性能,并根据耐磨性好的原则对其进行优化选择,以达到减少零件失效、降低维修费来更好的满足企业生产需要的目的。随后分析了外加载荷、滑动速度、表面粗糙度和孔隙率等对这几种材料中耐磨性最好的Cr2O3涂层的磨损率的影响。在本实验中, Al2O3-40%TiO2、Al2O3-20%TiO2和WC-12%Co涂层是采用爆炸喷涂工艺制备,而Cr2O3陶瓷涂层采用等离子喷涂工艺制备。在制备过程中,作者根据涂层的性能要求和喷涂厂家的实际条件,选用合适的喷涂参数,成功的制备了性能优良的陶瓷涂层。然后根据摩擦副的实际工作条件进行了陶瓷涂层材料与浸树脂石墨在干滑动摩擦条件下的摩擦磨损实验,实验结果表明:在相同实验条件下,Al2O3-40%TiO2的磨损率> Al2O3-20%TiO2的磨损率>WC-12%Co的磨损率>Cr2O3的磨损率,即在外加载荷为:10N,滑动速度为3.12m/s的条件下,Cr2O3涂层的耐磨性最好。同时实验表明:四种陶瓷涂层的磨损率都随摩擦时间（摩擦距离）的增大而呈先降低后增大的趋势,其主要的磨损机理为:粘着磨损、脆性断裂和磨粒磨损。接着又分析了Cr2O3涂层磨损率随外加载荷、滑动速度、表面粗糙度和孔隙率的变化情况,实验结果发现:Cr2O3涂层的磨损率随滑动速度的增大而增大,主要的磨损机理为粘着磨损;涂层磨损率随外加载荷的增大而增大,其中存在一个磨损突然增大的现象,这主要是由磨损机理突变引起的。同时实验也表明,涂层表面粗糙度不是越小越好,而是存在一个最优的粗糙度值,在本实验条件下,粗糙度为0.2-0.3um时,其磨损率是最小的。涂层材料的磨损率跟孔隙率有很大的关系,随着孔隙率的增大,磨损率也随着增大,这主要是由于孔隙大的情况下容易形成大块的脆性脱落并进而引起磨粒磨损,造成严重的材料磨损。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1 章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.1.1 热喷涂技术的产生和发展
• 1.1.2 喷涂涂层在工业中的应用
• 1.2 本文研究内容、目的和意义
• 1.2.1 研究内容
• 1.2.2 目的和意义
• 1.3 论文主要组成
• 1.4 本章小结
• 第2 章 摩擦磨损介绍
• 2.1 摩擦学系统的介绍
• 2.2 摩擦理论
• 2.3 磨损的基本概念及理论
• 2.4 减少磨损的主要措施
• 2.5 陶瓷材料的摩擦学特性
• 2.6 本章小结
• 第3 章 喷涂技术和涂层材料的喷涂方案
• 3.1 热喷涂技术的原理及工艺特点
• 3.2 喷涂前处理
• 3.2.1 表面预处理
• 3.2.2 表面净化
• 3.2.3 表面粗化和预热处理
• 3.3 本实验采用的喷涂工艺
• 3.3.1 爆炸喷涂工艺方案
• 3.3.2 等离子喷涂技术和主要的喷涂工艺参数介绍
• 3.4 本章小结
• 第4 章 陶瓷涂层的优化选择及磨损机理研究
• 4.1 实验材料
• 4.2 实验方法
• 4.3 实验数据与实验结果分析
• 4.4 本章小结
• 全文总结与展望
• 参考文献
• 附录 A 攻读硕士学位期间所发表的学术论文目录
• 致谢