Ti-Ni合金涂層的制備及抗空蝕性能研究.pdf

1、分類號：UDC：密級：學校代號：11845學號：1111002004廣東工業(yè)大學博士學位論文(工學博士)T_Ni合金涂層的制備及抗空蝕性能研究林秋生指導教師姓名、職稱：圍直撻麴援!塞』筮塾援學科(專業(yè))或領域名稱：撻撾堂學生所屬學院：撾撾量魚l邐堂瞳論文答辯日期：2Q!壘生12旦三目摘要摘要空蝕問題常見于液體過流部件中，成為影響這些部件的使用壽命和工作效率的關鍵問題，造成巨大的經(jīng)濟損失。抗空蝕材料的研發(fā)和應用是解決部件空蝕問題最直接有效

2、的途徑。近等原子比的TiNi合金被發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異的抗空蝕性能，成為抗空蝕材料研究的熱點。然而，高的原材料成本及部件生產(chǎn)加工成本限制其廣泛的應用。本文研究大氣環(huán)境下在常用材料表面采用先進的表面技術(shù)制備優(yōu)質(zhì)抗空蝕TiNi合金防護層，為TiNi合金涂層的研制、發(fā)展和應用提供有價值的科研依據(jù)和實驗支持，具有重要的現(xiàn)實意義。本文通過改進超音速火焰噴槍系統(tǒng)，獲得具有低溫高速焰流特性的低溫超音速火焰噴涂技術(shù)(LTHVOF)。實驗分別使用TiNi預合金粉

3、末和Ni包覆Ti粉末作為噴涂材料，采用LT—HVOF制備Ti—Ni涂層，研究噴涂粉末的沉積機制和氧化行為。采用激光重熔技術(shù)對不同基體表面預置的TiNi復合涂層進行重熔合金化處理，以獲得TiNi合金涂層。運用SEM、TEM、XRD、EDS、顯微硬度儀、納米壓痕儀等研究分析手段來表征不同材料、不同工藝制備的TiNi涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)和基本力學性能。采用超聲波振動設備對不同的TiNi涂層進行空蝕試驗，應用失重法、空蝕形貌觀察、顯微硬度等方法來

4、研究涂層的空蝕行為，并深入分析探討涂層的空蝕失效機理。采用LT—HvOF沉積球形TiNi預合金粉末，大部分粉末粒子主要以未熔的形式沉積，未熔的粉末粒子高速撞擊到基體表面發(fā)生塑性變形，粒子中發(fā)生劇烈變形的區(qū)域會出現(xiàn)動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，發(fā)生晶粒細化；但LT—HVOF焰流仍具有較高的溫度，致使部分的粒子表面發(fā)生局部熔化，少量粒徑較小的粒子發(fā)生熔化。LT—HVOF制備的TiNi合金涂層存在一定的氧化，氧化主要發(fā)生在噴涂粒子的表面上，在局部熔化的區(qū)域

5、和熔化粒子上存在嚴重的氧化；涂層主要呈未熔變形粒子的堆垛結(jié)構(gòu)，塑性變形咬合的粒子間存在一定的界面。實驗通過對比LT—HVOF制備的TiNi涂層和低壓等離子噴涂(LPPs)制備的低氧TiNi涂層抗空蝕性能發(fā)現(xiàn)，LT—HVOFTiNi涂層抗空蝕性能明顯差于LPPSTiNi涂層，其空蝕阻抗值約為LPPSTiNi涂層的l／4。粒子表面氧化物和粒子界面的存在嚴重影響了TiNi涂層的抗空蝕性能。在空蝕疲勞破壞的作用下，裂紋首先在氧化物和粒子界面上萌