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《反應(yīng)等離子噴涂制備TiCN基多尺度復(fù)合涂層及其性能研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、分類號(hào)：TG174.44密級(jí)：UDC：620編號(hào)：201431804002河北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文反應(yīng)等離子噴涂制備TiCN基多尺度復(fù)合涂層及其性能研究論文作者：陳凱學(xué)生類別：全日制專業(yè)學(xué)位類別：工程碩士領(lǐng)域名稱：材料工程指導(dǎo)教師：何繼寧職稱：教授資助基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（No.51372067）；河北省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（No.16271102D）DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsEngineeringFABRICATIO
2、NANDPROPERTIESOFREACTIVEPLASMASPRAYEDTICNBASEDMUTI-SCALECOMPOSITECOATINGSbyChenKaiSupervisor:Prof.HeJi-ningMay2017ThisworkwasfinanciallysupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChina(No.51372067)andtheKeyResearchandDevelopmentPlanofHebeiProvince,China(No.16271102D)摘要本課
3、題將微米級(jí)Ti粉和石墨通過(guò)噴霧造粒得到Ti、C復(fù)合粉，往復(fù)合粉末中添加Cr、Mo等元素，使用反應(yīng)等離子噴涂方法，通入反應(yīng)氣體N2，通過(guò)調(diào)控噴涂工藝參數(shù)得到微米-納米多尺度TiCN復(fù)合涂層，降低納米TiCN涂層的應(yīng)力，解決納米涂層硬度、韌性的倒置問(wèn)題，得到具有良好強(qiáng)韌配合的性能優(yōu)良的涂層，滿足了在高載荷條件下抗磨損性能。主要研究Cr、Mo的添加對(duì)TiCN涂層組織結(jié)構(gòu)及性能（硬度、韌性、結(jié)合強(qiáng)度、抗摩擦磨損性能）的影響。添加Cr元素后，經(jīng)反應(yīng)等離子噴涂所得到復(fù)合涂層的主相為TiC0.7N0.3，次相為Cr0.5Ti0.5N、Cr單質(zhì)、Ti3O等，反應(yīng)
4、較充分，沒(méi)有未反應(yīng)的Ti。添加Mo元素后，得到TiCN-Mo復(fù)合涂層的主要物相為TiC0.7N0.3，次相為TiC0.2N0.8、單質(zhì)Mo、MoC2等。另外，通過(guò)XPS分析，也證實(shí)了涂層中Ti-C、Ti-N、C-N、Cr-Ti、Cr-Cr、Mo-C、Mo-Mo等化合鍵的存在。Cr、Mo組織在復(fù)合涂層均與TiCN陶瓷相交互堆疊分布，兩種復(fù)合涂層致密度明顯高于TiCN涂層。對(duì)于TiCN-Cr復(fù)合涂層，隨著Cr添加量的增加，涂層的孔隙率先減少后增加，顯微硬度先增加后減少，Cr添加量為10wt.%時(shí)，孔隙率較低（3.57%），20wt.%時(shí)涂層的顯微硬度
5、達(dá)到1309HV0.2。而添加Mo元素后，與原TiCN涂層相比，致密度也有一定的提高，隨著Mo含量的增加，涂層的顯微硬度也是先增加后減少，Mo添加量為20wt.%時(shí)，復(fù)合涂層的顯微硬度較高，達(dá)到1460.7HV0.2。從TiCN-Cr復(fù)合涂層和TiCN涂層的壓痕形貌及裂紋擴(kuò)展能計(jì)算來(lái)看，TiCN-20wt.%Cr涂層的裂紋擴(kuò)展能為13.7J/m2，比純TiCN（3.3J/m2）高出3倍多，添加Cr元素后涂層的韌性有所改善。添加Cr、Mo后，涂層的顯微硬度仍然較高，滿足一般的作業(yè)條件要求所需。經(jīng)過(guò)拉伸試驗(yàn)測(cè)得TiCN涂層的結(jié)合強(qiáng)度為21.25MPa
6、，而添加Cr、Mo元素后，涂層的結(jié)合強(qiáng)度明顯增加，當(dāng)Cr添加量為20wt.%時(shí)，涂層的結(jié)合強(qiáng)度達(dá)到最高（24.67MPa），Mo添加量為20wt.%時(shí)，涂層的結(jié)合強(qiáng)度高達(dá)29.84MPa。從拉伸斷口可以觀察到，斷裂均發(fā)生在涂層內(nèi)部，即所測(cè)得的臨界結(jié)合強(qiáng)度均為涂層的內(nèi)聚結(jié)合強(qiáng)度，而涂層與基體的結(jié)合強(qiáng)度均高于該值。TiCN-Cr涂層的耐磨損性能比TiCN涂層要好，而TiCN-Mo復(fù)合涂層的耐磨性不及TiCN涂層。在相同試驗(yàn)條件下雖然TiCN涂層有更低的摩擦系數(shù)，但是TiCN-Cr復(fù)合涂層的磨損量更小。通過(guò)分析磨痕形貌圖發(fā)現(xiàn)，復(fù)合涂層的磨損機(jī)理主要是磨
7、粒磨損和黏著磨損，磨損過(guò)程中伴隨高溫氧化。關(guān)鍵詞：反應(yīng)等離子噴涂碳氮化鈦基復(fù)合涂層多尺度耐磨性IABSTRACTInthispaper,Ti-graphitecompositepowderswereobtainedbyspraydriedofmicron-sizedTipowdersandgraphite.CrandMopowdersweremixedwithTi-graphitepowdersforspraying.Themulti-scaleTiCNbasedcompositecoatings(TiCN-CrandTiCN-Mo)werefa
8、bricatedbyusingreactionplasmasprayingmethodunderthereactiongasconsit
