Ti(C,N)基自润滑涂层制备及摩擦学性能研究

发布时间：2023-09-13 21:06

　　摩擦磨损是构件的三大失效形式之一,据估计,消耗在摩擦过程中的能量约占世界工业能耗的30%。目前,多采用表面工程技术在零部件表面涂镀一层具有减摩功能材料的涂层,以达到减摩耐磨的效果,其中,自润滑复合涂层以其优异的润滑效果而越来越受到广大科研工作者的注意。本文以等离子喷涂、激光重熔及激光熔覆为手段,分别制备了添加C纤维、SiC晶须、片状石墨、TiC+TiB₂及金属Mo的自润滑涂层,采用SEM、XRD、EDS等对涂层的显微组织、物相进行表征;测试了涂层在室温和200℃下的摩擦学性能,对摩擦磨损后的形貌进行分析,得出不同润滑剂条件下的磨损机理。1、在TiCN陶瓷涂层中添加C纤维、SiC晶须、片状石墨均可以改善涂层的耐磨减摩性能,在室温条件下,最佳组分TiCN+6%SiC晶须+5%片状石墨复合涂层的减摩耐磨性能最佳,摩擦系数为0.32;在200℃条件下复合涂层仍有优异的摩擦学性能;在润滑油润滑条件下,由于晶须的桥连作用减少了因为疲劳磨损导致的脱落,使复合涂层仍然有较低的摩擦系数,摩擦系数为0.1左右。2、经过重熔后,涂层更加致密,摩擦学性能更好,最佳组分涂层重熔后,摩擦系数...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 自润滑复合涂层材料
        1.2.1 金属基自润滑材料
        1.2.2 陶瓷基自润滑材料
        1.2.3 非金属基自润滑材料
    1.3 自润滑涂层制备方法
        1.3.1 烧结法
        1.3.2 化学镀和电镀
        1.3.3 等离子熔覆
        1.3.4 等离子喷涂
        1.3.5 激光熔覆
        1.3.6 激光重熔
    1.4 自润滑添加剂种类
    1.5 磨损失效形式
    1.6 课题主要研究内容
第二章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 基体材料的选择
        2.1.2 涂层粉末的设计
    2.2 涂层制备
        2.2.1 等离子喷涂Ti CN涂层体系
        2.2.2 激光熔覆Ni60+Ti+B₄C+Mo涂层体系
        2.2.3 激光重熔Ti CN涂层体系
    2.3 涂层的组织及性能测试方法
        2.3.1 涂层的物相测试
        2.3.2 微观组织观察与成分分析
        2.3.3 涂层的显微硬度测试
        2.3.4 涂层的摩擦磨损性能测试
        2.3.5 涂层结合强度测试
    2.4 本章小结
第三章 等离子喷涂Ti CN自润滑涂层的组织及性能
    3.1 不同添加剂对Ti CN涂层组织结构的影响
    3.2 不同添加剂对Ti CN涂层力学性能的影响
        3.2.1 TiCN复合涂层厚度分析
        3.2.2 TiCN复合涂层孔隙率分析
        3.2.3 TiCN复合涂层结合强度分析
        3.2.4 TiCN复合涂层摩擦磨损性能分析
    3.3 TiCN+SiC晶须+片状石墨复合涂层的摩擦学性能
        3.3.1 常温摩擦磨损
        3.3.2 高温摩擦磨损
        3.3.3 油润滑摩擦磨损
        3.3.4 不同载荷下的摩擦磨损
    3.4 等离子喷涂Ti CN复合涂层的激光重熔
        3.4.1 重熔涂层宏观形貌分析
        3.4.2 重熔涂层微观组织物相分析
        3.4.3 重熔涂层力学性能分析
    3.5 本章小结
第四章 激光熔覆原位生长TiC+TiB₂ 镍基自润滑涂层
    4.1 激光熔覆工艺参数的优化
        4.1.1 功率对涂层性能的影响
        4.1.2 熔覆气氛对涂层性能的影响
    4.2 Mo含量对涂层性能的影响
        4.2.1 Ni60+Ti+B₄C+Mo熔覆层组织与微观结构
        4.2.2 Ni60+Ti+B₄C+Mo熔覆层显微硬度与摩擦磨损性能
    4.3 TiC+TiB₂ 含量对涂层性能的影响
        4.3.1 不同Ti+B₄C含量的熔覆层形貌
        4.3.2 不同Ti+B₄C含量熔覆层显微硬度与摩擦磨损性能
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3845904