Fe-Al-Al-,2-O-,3-功能梯度涂層制備及其熱機(jī)械行為與性能研究.pdf

1、該文提出用Fe-Al金屬間化合物作為過(guò)渡底層,在鋼表面制備Fe-Al/Al<,2>O<,3>功能梯度涂層,以提高Al<,2>O<,3>陶瓷涂層的整體性能. 以Q235鋼為基體材料,分別利用等離子噴涂、反應(yīng)生成及鍍層化學(xué)轉(zhuǎn)化等方法,研究了Fe-Al金屬間化合物/Al<,2>O<,3>陶瓷梯度涂層的制備技術(shù).利用SEM、XRD等手段分析涂層、基體及其界面的成分分布、組織結(jié)構(gòu)及界面問(wèn)題,利用顯微硬度汁、納米探針等手段研究涂層的微觀力學(xué)性能及界

2、面強(qiáng)度,并對(duì)涂層的結(jié)合強(qiáng)度、抗熱震、耐磨損等性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究.采用等離子噴涂方法獲得了沒(méi)有明顯組織突變和宏觀界面的Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>陶瓷功能梯度涂層,梯度涂層的組織表現(xiàn)出宏觀不均勻性和微觀連續(xù)性的分布特征.將Q235鋼板在高溫氧化氣氛中加熱氧化,在表面生成的氧化層上噴涂純鋁,構(gòu)成Fe<,2>O<,3>-Al復(fù)合層,利用等離子焰流對(duì)噴涂層重熔處理,使Fe<,2>O<,3>與Al進(jìn)行氧化還原反應(yīng),形成Fe-Al/Al

3、<,2>O<,3>涂層.在分析涂層中熱應(yīng)力產(chǎn)生機(jī)理的基礎(chǔ)上,根據(jù)等離子噴涂制備過(guò)程中的實(shí)際受熱條件和力學(xué)原理,建立了估算制備引起的涂層熱應(yīng)力的計(jì)算模型,并依此估算了Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>涂層中的制備應(yīng)力.通過(guò)對(duì)涂層微觀結(jié)構(gòu)的SEM觀察,研究了Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>涂層制備過(guò)程中的熱機(jī)械行為特征及其對(duì)涂層性能的影響.利用表面熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)原理,分析研究了Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>涂層的界面

4、結(jié)合機(jī)制與結(jié)合強(qiáng)度.利用Nano Indenter Ⅱ納米探針,對(duì)Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>梯度涂層橫斷面上基體-涂層界面及涂層粒子問(wèn)界面區(qū)域進(jìn)行了微區(qū)力學(xué)行為的研究.通過(guò)800O℃鳳冷熱循環(huán)實(shí)驗(yàn)以及對(duì)熱循環(huán)過(guò)程中溫度場(chǎng)與熱循環(huán)應(yīng)力的模擬與計(jì)算,分析研究了Fe<,3>Al-Al<,3>O<,3>涂層的抗熱震性能及熱損傷機(jī)制.通過(guò)對(duì)磨損表面的SEM分析,研究了Fe<,3>Al-Al<,2>O<,3>梯度涂層的摩擦磨損機(jī)制.涂