| 题名 | Ni_3Al基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学行为研究 |
| 作者 | 范祥娟 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 李文生 |
| 关键词 | Ni3Al基 等离子喷涂 自润滑 载荷 对偶 摩擦学性能 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | Ni3Al金属间化合物具有比镍基合金更高的熔点和更优异的高温力学性能,同时比陶瓷材料具有更好的韧性,因此被认为是高温结构材料领域内具有重要应用价值的新材料。本文采用高能球磨结合喷雾造粒制备微米结构的球形Ni3Al-Cr2O3-Mo-Ag-BaF2/CaF2喷涂喂料,利用等离子喷涂方法制备Ni3Al基高温自润滑复合涂层,通过HT-1000销-盘式高温摩擦试验机测试大气气氛不同温度、不同载荷和不同摩擦对偶条件下涂层的摩擦磨损性能。主要研究结果如下:研究了涂层在25℃-800℃与Inconel 718配副的摩擦学性能。结果表明:涂层在宽温域内具有良好的减摩、耐磨性能,摩擦系数在0.14-0.42之间,磨损率在2.41-5.76×10-4mm3/（N·m）之间。Ni3Al金属间化合物高温强度的反温度屈服效应保证了涂层的耐磨性;而涂层宽温域内良好的自润滑性能得益于软金属Ag和BaF2/CaF2共晶的“析出效应”,以及高温摩擦反应生成的NiO、Ag2MoO4和NiCr2O4等高温润滑相的“协同润滑效应”。通过不同载荷（5 N、10 N和20 N）下宽温域内（25℃-800℃）的摩擦学性能,结合SEM、EDS和Raman分析磨痕、对偶销和磨屑的微观组织、物相组成,对比分析载荷对摩擦磨损机理的影响。结果表明:25℃-200℃时,载荷增加促进了润滑相的“析出效应”,但载荷增至20 N时涂层发生塑性变形产生“封闭效应”,使涂层摩擦系数和磨损率均随载荷增加呈先减后增的趋势;400℃-600℃时,载荷增加导致的摩擦热加速了氧化进程,降低磨损表面剪切强度,从而使摩擦系数和磨损率持续降低;800℃时,磨损表面形成富含NiCr2O4、Ag2MoO4和NiO的连续、光滑釉质层,但在20 N时局部过高的接触应力使润滑膜破裂而发生剥落,导致摩擦学性能下降。对摩副的力学性能和磨损化学作用显著影响不同对摩副体系（316L、Al2O3和WC）在宽温域内（25℃-800℃）的摩擦学性能。在25℃-400℃,随温度升高不同摩擦副体系的摩擦系数及磨损率均呈下降的趋势。由于室温时WC球较高的硬度导致涂层发生严重的塑性变形,抑制了Ag润滑相的析出;而随温度升高,WC的红硬性与温度共同作用促使磨损表面形成部分NiO润滑膜,使WC体系在该温度段的摩擦系数下降幅度最大。在400℃-600℃,软金属Ag发生氧化失去润滑性能,BaF2/CaF2共晶脆-塑性转变不完全,而高温氧化及摩擦诱导反应生成的NiO、NiCr2O4、Ag2MoO4和BaMoO4等高温润滑相含量相对较低,导致该温度段不同摩擦副体系的摩擦系数均呈上升趋势。在600℃-800℃,随温度升高BaF2/CaF2共晶脆-塑性转变更加彻底,磨损表面均形成含有大量NiO、NiCr2O4、Ag2MoO4和BaMoO4等高温润滑相的釉质层。与此同时,316L对偶球与涂层材料具有较高的亲和性,形成了不连续的转移膜;WC对偶球发生高温氧化形成部分氧化膜。转移膜与氧化膜有效阻挡对摩球对涂层材料的破坏,使涂层的磨损率显著降低至0.03×10-4 mm3/（N·m）和0.09×10-4 mm3/（N·m）。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 64 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/94921]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 范祥娟. Ni_3Al基高温自润滑复合涂层的制备及摩擦学行为研究[D]. 2019. |
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