真空熔覆Ni基合金—碳化钨和Co基合金—碳化钨复合涂层的制备及性能研究

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第一章绪论

1.1课题研究的意义

1.2表面处理技术

1.2.1金属材料表面的热扩散方法

1.2.2金属材料表面的化学和物理气相沉淀

1.2.3金属材料表面的电镀和电刷镀

1.2.4热喷涂技术

1.2.5堆焊

1.2.6激光熔覆技术

1.2.7真空熔覆技术

1.3涂层与基体的界面结合形式

1.4分子动力学模拟的基本原理与应用

1.5本文的主要工作

第二章真空熔覆理论与界面处原子扩散的分子动力学模拟

2.1引言

2.2真空熔覆理论

2.2.1真空熔覆与真空烧结的异同点

2.2.2真空熔覆过程与机理

2.2.3影响真空熔覆的几个重要因素

2.2.4真空熔覆工艺的优势与缺点

2.3真空熔覆涂层与基体界面处原子扩散的分子动力学模拟

2.3.1问题的提出

2.3.2分子动力学模拟

2.3.3模拟结果及分析

2.3.4涂层与基体之间原子扩散距离的计算公式

2.4本章小结

第三章真空熔覆复合涂层的制备及其组织性能

3.1引言

3.2涂层试样的制备

3.2.1粉末原料

3.2.2熔覆设备和过程

3.3试验设备

3.4金相试样的制备

3.5试样的热处理工艺

3.6热处理对镍基合金涂层NW2的金相组织和化学成分的影响

3.6.1不同热处理后涂层NW2的组织结构

3.6.2不同热处理后涂层NW2中碳化钨和化合物的分布

3.6.3不同热处理后涂层NW2中出现的缺陷

3.6.4不同热处理后涂层NW2的化学成分变化

3.7热处理对钴基合金涂层CW2的金相组织和化学成分的影响

3.7.1不同热处理后涂层CW2的组织结构

3.7.2不同热处理后涂层CW2中化合物的分布

3.7.3不同热处理后涂层CW2中出现的裂纹

3.7.4不同热处理后涂层CW2的化学成分变化

3.8碳化钨含量对钴基合金涂层金相组织的影响

3.9钴基合金和镍基合金涂层的相结构分析

3.9.1试样制备和试验条件

3.9.2设备及测试条件

3.9.3镍基合金涂层的X射线衍射测试结果

3.9.4钴基合金涂层的X射线衍射测试结果

3.10本章小结

第四章真空熔覆涂层的力学性能测试与理论分析

4.1引言

4.2硬度测试

4.2.1涂层与基体洛氏硬度的测试

4.2.2涂层与基体的显微硬度分布

4.2.3不同碳化钨含量的钴基合金涂层的显微硬度分布

4.2.4不同熔覆温度下涂层NW2和CW2的表面显微硬度

4.3界面结合强度测量

4.3.1试验方法和试验设备

4.3.2试验结果与分析

4.4弹性模量测量

4.4.1试样准备和试验设备

4.4.2试验过程

4.4.3试验结果与分析

4.5涂层弯曲疲劳试样的弯曲应力分析

4.5.1工程背景

4.5.2涂层与基体之间为机械结合

4.5.3涂层与基体之间为冶金结合

4.6本章小结

第五章钴基合金涂层的界面分析研究

5.1引言

5.2扩散定律与研究方法

5.2.1扩散定律

5.2.2电子探针与最小二乘法相结合的研究方法

5.3试验方法

5.3.1粉末原料

5.3.2试验设备

5.4实验结果与计算分析

5.4.1扩散系数计算

5.4.2影响扩散的因素

5.4.3试验结果分析

5.5 讨论

5.5.1界面扩散对复合涂层材料显微组织的影响

5.5.2界面扩散对复合涂层材料显微硬度的影响

5.5.3界面扩散对结合强度的影响

5.6本章小结

第六章真空熔覆涂层的耐磨抗蚀性能研究

6.1引言

6.2磨损理论

6.3真空熔覆复合涂层的磨损性能试验

6.3.1磨损试验设备

6.3.2磨损试样

6.3.3磨损试验参数及过程

6.3.4腐蚀试样

6.3.5腐蚀试验过程及腐蚀性能指标

6.4试验内容及结果

6.4.1镍基合金—WC复合涂层磨损试验

6.4.2钴基合金-WC复合涂层磨损试验

6.4.3涂层耐磨性与载荷的关系

6.4.4真空熔覆温度对耐磨性能的影响

6.4.5热处理对涂层耐磨性能的影响

6.4.6镍基合金涂层在不同腐蚀溶液中的腐蚀

6.4.7钴基合金涂层在不同腐蚀溶液中的腐蚀

6.5讨论

6.5.1镍基合金—WC复合涂层的耐磨性

6.5.2钴基合金—WC复合涂层的耐磨性

6.5.3硬质相含量对涂层耐磨性能的影响

6.5.4磨损理论验证

6.5.5经验磨损公式的提出

6.5.6复合涂层材料磨损的机理

6.6本章小结

第七章真空熔覆涂层的疲劳性能研究

7.1引言

7.2涂层材料疲劳试样的制作

7.2.1疲劳试样尺寸

7.2.2涂层合金

7.2.3真空熔覆工艺

7.2.4热处理工艺

7.3真空熔覆涂层的疲劳试验

7.3.1镍基合金涂层NW2试样的旋转弯曲疲劳试验

7.3.2钴基合金涂层CW2试样的循环疲劳试验

7.3.3镍基合金—碳化铬涂层NC2试样的疲劳试验

7.3.4正火处理后镍基涂层NW2试样的拉—压疲劳试验

7.3.5 正火处理后钴基涂层CW2试样的拉—压疲劳试验

7.4涂层材料疲劳试验结果比较与分析

7.4.1疲劳寿命理论

7.4.2相同热处理后合金涂层试样的疲劳强度比较

7.4.3不同碳化钨含量的钴基合金涂层的弯曲疲劳强度比较

7.4.4相同合金涂层在不同热处理后的疲劳强度比较

7.4.5相同合金涂层的旋转弯曲疲劳与拉—压疲劳比较

7.4.6不同硬质相的镍基合金涂层的弯曲疲劳强度比较

7.4.7所有涂层试样在不同热处理后的弯曲疲劳强度比较

7.5本章小结

第八章结论与展望

8.1主要工作与结论

8.2工作展望

致谢

参考文献

在读期间的研究成果