镍包莫来石粉末制备及涂层性能研究

来源 :兰州理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:faxiwe88730
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
随着航空航天、飞机制造、内燃机及其它高温领域的快速发展,对高温条件下零部件的耐磨、隔热和抗热震等性能提出了更高要求。莫来石因具有低热导率、耐高温性、抗蠕变性和化学性质稳定等优点,被用作高温零部件的表面防护涂层有较好的效果,但由于其热喷涂的工艺性差,被限制了广泛的应用。因此本文首先采用化学镀法对莫来石粉末进行Ni-P镀层包覆,然后采用大气等离子喷涂设备制备了四组不同配比的镍铬-莫来石陶瓷复合涂层,对包覆粉末和涂层微观形貌和物相组成进行表征,并对其性能进行测试,研究了镍铬-莫来石不同配比组成的粉末对涂层结构及性能的影响规律,主要研究内容如下:(1)采用化学镀的方法在莫来石粉末表面包覆了Ni-P镀层,包覆镀层均匀、致密,热处理使镀层内部和镀层与莫来石的结合力均提高,同时镀层中形成的Ni3P等硬质相有效提高了粉末的硬度。在包覆过程中,Ni2+先吸附在预处理的莫来石表面,在Pd原子附近成核生长,形成孤岛状结构,随着反应进行Ni粒子沿三维方向生长和聚集,在莫来石表面形成Ni-P镀层薄膜,然后在薄膜表面生成的Ni粒子又作为活化中心,使反应继续进行。经化学镀包覆的粉末具有强韧性好、流动性好、致密度高和润湿性好的特点,适用于大气等离子喷涂制备涂层。(2)采用大气等离子喷涂设备制备了四组不同配比的涂层,对四组涂层进行形貌和微观结构分析,结果表明:莫来石质量分数为100%的涂层中莫来石粉末均以熔融或半熔融态堆叠在基材上,涂层以莫来石相和γ-Al2O3相为主;而复合涂层中多数莫来石粉末以原始形貌镶嵌在涂层中,涂层主要由莫来石相和镍铬合金相组成,同时还存在少量Ni3P、Al Ni3等硬质相。四组涂层孔隙率随莫来石质量分数的减小而先减小后增大,当包覆莫来石质量分数为85%时,涂层孔隙率最小,为5.67%。硬度测试中四组涂层的硬度均高于基材,且硬度值随莫来石质量分数的减小而先增大后减小。当包覆莫来石质量分数为85%时,涂层硬度值最大,为542.2 HV,这是因为用包覆莫来石制备的涂层孔隙率低且涂层中存在Ni3P、Al Ni3等硬质相,使涂层硬度增加。(3)对四组涂层做热障、热震和800℃摩擦磨损试验分析,结果表明:四组涂层热障性能较好,当涂层为纯莫来石时,涂层热障性能最佳。尽管涂层热障性随涂层中莫来石质量的减小而下降,但包覆莫来石与镍铬合金形成的异质相也阻隔了热传输,降低了热导率。涂层热震试验表明,涂层抗热震性随涂层中莫来石质量分数的下降而增强,当涂层中莫来石质量分数减少时,合金含量增加,涂层热膨胀系数增大,提高了涂层结合强度。800℃摩擦下,涂层主要以磨粒磨损为主。涂层的磨损量和摩擦系数均随莫来石质量分数的减小而先减小后增大,这是因为用包覆莫来石制备的涂层孔隙率低,冶金结合程度高且与基材结合力强,所以具有更好的耐磨性。
其他文献
随着人们对于水合物的不断研究,水合物的相关技术涉及到人类生活的各个领域。而对于水合物开发及储运过程中,当气体与水相结合并达到水合物形成温压条件时,管道中会再次生成水合物从而堵塞管道。基于此,本研究搭建了一套多用途环境友好型水合物生成实验平台,研究的重点是不同颗粒级配下不同一次分解压力、分解时间对水合物二次形成的动力学影响。论文具体研究内容及结论如下:(1)基于降温法使甲烷水合物在不同颗粒砂样的多孔
利用扫描电子显微镜、十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳、粒径和Zeta电位、傅里叶红外光谱、紫外光谱、荧光光谱以及表面疏水性对小米四种蛋白组分进行结构表征。结果表明:微观状态下的清蛋白和球蛋白存在簇状结构,有聚集成块的趋势,醇溶蛋白和谷蛋白形状完好,没有融合,但堆积程度高,醇溶蛋白亚基带分布明显清晰,亚基分子质量小且不杂乱,清蛋白、球蛋白和谷蛋白亚基带分布广泛,球蛋白的粒径分布区间小,强度高,谷蛋
油气混输是石油和天然气开采运输的核心技术,目前为止油气混输技术已经有半个多世纪的研究历史了。我国油气混输的研究起步晚,发展较慢,系统深入的研究相对较少,设计理论尚不成熟。油气混输技术离不开的核心设备就是混输泵,螺旋轴流式油气混输泵因其结构紧凑、耐磨损、流量大、效率高以及对含气率的不敏感等一系列优点在多种油气混输泵中脱颖而出。现阶段对螺旋轴流式油气混输泵的研究已经不仅仅是进行优化改良从而达到效率性能
压力管道是国家经济建设的重要基础设施,而腐蚀缺陷是导致压力管道失效的重要因素。因此,准确预测含腐蚀缺陷管道的剩余强度对保障压力管道安全稳定运行尤为重要。目前,在使用传统评价方法对含缺陷管道进行剩余强度预测时还存在着精度低、方法复杂的缺点。国内外虽然利用有限元等方法针对管道缺陷开展了大量研究,但针对管道缺陷的发展趋势和缺陷发展后的管道剩余强度并未开展深入研究。针对上述问题,本文基于BP神经网络(BP
深海石油天然气的有效开发能够保障中国能源的安全供给,也是未来石油天然气稳产增产的主战场。以多相增压泵为核心的气液混输技术是油气田开采和输送的核心技术之一。其中,螺旋轴流式气液混输泵凭借输运流量大、对含砂颗粒不敏感等优势得到广泛应用。但由于气液两相间的密度差,混合介质在叶轮旋转作用下受到的离心力存在差异,进而导致气液混输过程中产生气液分离和气团堵塞流道等问题,严重影响混输泵的混输性能。本文以螺旋轴流
油气混输技术是针对深海油气资源开发和输送的特种技术,油气混输泵作为能够同时输送原油和石油伴生气的设备,成为了油气混输技术的关键设备。轴流式混输泵因其输送流量大、能适应高含气率工况和结构紧凑而被广泛应用。但目前轴流式油气混输泵设计中的结构参数多是依据轴流泵的设计经验取得,未必是轴流式混输泵最佳参数。本课题以理论设计和数值模拟相结合的方法研究了结构参数变化对轴流式油气混输泵压缩单元性能的影响,主要研究
航天航空和燃气轮机等领域的严苛环境对材料的性能提出了更高的要求,尤其是以镍基高温合金为代表的材料在的宽温域内的摩擦磨损问题,抗磨减磨和耐高温成为其显著特点,传统固体润滑剂已经难以适应严苛的使用环境,目前的解决办法主要是通过添加从低温到高温的不同润滑剂来实现宽温域的连续润滑,或者是通过化合反应等生成氧化膜或其他高温润滑剂起到协同润滑的作用。针对传统润滑剂在高温高速条件和宽温域内连续润滑的设计难点,本
烟气轮机是催裂化装置能量回收系统中重要的装备之一。动叶片是该大型旋转机械装备重要的工作元件,长期处于高温、高速以及催化粒子冲击的环境中且承受多种载荷,极易出现损伤甚至断裂等失效问题。而且动叶片的结构比较复杂,呈现空间自由曲面形状。在正向设计过程中存在周期过长且生产成本较高等问题。逆向设计在创新设计中能快速满足多样化需求,缩短设计周期。因此采用逆向设计方法获得烟机动叶片的精确三维模型,对动叶片的结构
全球面临严重的能源危机问题,探索海洋石油,天然气等资源已经迫在眉睫,其中输送相关资源的设备尤为重要,传统的输送设备效率低,报损率高。螺旋轴流式油气混输泵输送流量大,性能稳定,对复杂多介质流体和高含气率流体具有较强的输送能力。本文选用一套完整混输泵模型作为基础模型,利用计算流体力学中欧拉多相流模型以及RNG?-?湍流模型进行数值模拟,对混输泵的内流场进行数据分析,总结出压缩单元级流道流动特性与气泡运
铜是一种具有优良的导热以及导电等性能的材料,但铜的资源匮乏、市场价格昂贵。而铝资源丰富、价格低,是一种较好的导电材料。因此提出了“以铝代铜”的方法,但是单一的纯铝结构强度低、耐腐蚀性差,无法满足对服役条件要求较高的环境,从而不能完全用铝代替铜。使用铝/铜复合结构代替单一的金属铜,不但可以综合两种材料的特性,还可以节约铜资源,降低生产成本,使其在电缆、制冷、电子电器、新能源汽车等行业具有广阔的前景。