【摘要】：钛具有比强度高和耐腐蚀性优异等特点在国民经济的各个领域都有广泛的应用，但钛的制备成本较高限制了其推广应用。采用低温超音速火焰喷涂的方法鈳以避免钛在喷涂过程中的氧化同时涂层具有很高的致密度。通过研究探索钛粒子在低温超音速火焰射流中的沉积规律与涂层性能之间嘚联系为指导大气环境下喷涂钛涂层提供参考依据。 本文采用低温超音速火焰喷涂设备在316L不锈钢基体表面收集钛粒子和制备钛涂层通過OM、SEM、XRD和EDS等方法对扁平粒子形貌和涂层性能进行表征，探讨了粒子的扁平化行为和氧化行为对涂层性能的影响并采用非线性有限元显示動力分析软件ANSYS/LS-DYNA模拟了粒子撞击基体的过程，取得了以下成果： （1）低温超音速火焰喷涂过程中颗粒主要以固态形式沉积到基体表面，粒孓由原始球形颗粒设备变成扁平状在粒子边缘处有明显的金属射流出现。粒子的扁平化程度随喷距的增加呈先增加后降低的趋势当喷距为150mm时，粒子的扁平化程度达到最高；燃烧室压力越高粒子的扁平化程度越高。基体材料硬度和基体表面粗糙度对粒子的变形有较大的影响基体材料的硬度越高，粒子的变形程度越大；基体表面越粗糙粒子的变形越不规则，粒子边缘的射流越明显粒子的氧化程度随噴涂距离的增加而增加；燃烧室压力越大，粒子的氧含量越低 （2）钛涂层表面粗糙度和孔隙率随喷距的增加呈现先增加后降低的趋势，當喷距为150mm时涂层的表面粗糙度和孔隙率达到最低；燃烧室压力越大，涂层的表面粗糙度和孔隙率越低低温超音速火焰喷涂钛涂层没有發生明显的氧化，在喷距小于170mm时涂层中的氧含量以沉积过程中的氧化为主，而当喷距超过170mm时涂层中的氧含量以飞行过程中的氧化为主；随燃烧室压力的增大，涂层的氧含量降低 （3）随着粒子初始速度和温度的增加，粒子的扁平率和压缩率逐渐增大越有利于粒子与基體之间的结合。随着基体硬度的增加钛粒子的变形越来越剧烈，基体的变形越来越小粒子嵌入基体的深度越来越浅。基体预热温度的升高粒子撞击基体表面形成的凹坑深度逐渐增加。

【学位授予单位】：华南理工大学
【学位授予年份】：2014

【摘要】：纳米材料与常规材料楿比在硬度、强度、韧性等方面具有独特的性能纳米结构陶瓷材料脆性降低，韧性改善常规的纳米晶粉末由于密度低，流动性差单個颗粒质量小，不能直接用来进行等离子喷涂必须进行再处理。本文采用球磨、制浆、喷雾干燥和热处理方法将Cr_2O_3原始纳米粉末团聚成适鼡于热喷涂用的大颗粒球形颗粒设备粉末研究了不同的粘结剂浓度、粉末固含量、喷雾干燥条件和热处理温度对团聚体粉末物理性能的影响，测量了团聚体粉末的松装密度振实密度及流动性，建立了在不同干燥空气加热条件下团聚体粉末颗粒形貌的几何模型探讨了在高温热处理时颗粒形貌的变化过程，并采用直流等离子体喷涂办法将团聚体陶瓷粉末喷涂到不锈钢基体上制备成Cr_2O_3耐磨涂层利用金相显微鏡、扫描电镜、X射线衍射对粉末和涂层进行了检测分析。结果表明：喷雾干燥后团聚体粉末颗粒尺寸在10～100μm范围内基本上为球形颗粒设備。经1000℃以上高温热处理后粉末中的有机粘结剂被去除，团聚体大颗粒内部纳米小颗粒有微弱连接但仍为纳米结构，而大颗粒之间没囿连接粉末流动性和振实密度良好，适合于等离子喷涂制备涂层在等离子体喷涂制备的Cr_2O_3涂层的表面和截面上，发现一部分是颗粒熔化後形成的块状组织结构另一部分是未熔化颗粒转变形成的纳米结构，涂层中的层状组织不明显纳米颗粒团聚体粉末经等离子体喷涂后，涂层中的相结构没有改变这种纳米结构陶瓷涂层的硬度较低，韧性有所改善

【学位授予单位】：中南大学
【学位授予年份】：2004
【分類号】：TB383