| 激光熔覆宽温域自润滑耐磨覆层的制备及其摩擦学性能研究 | |
俞友军
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| Subtype | 工学博士 |
| Thesis Advisor | 陈建敏 ; 周健松 |
| 2011-05-25 | |
| Degree Grantor | 中国科学院研究生院 |
| Department | 先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Degree Discipline | 材料学 |
| Keyword | 激光熔覆 宽温域 自润滑覆层 金属间化合物 摩擦学性能 Laser Cladding Wide Range Temperature Self-lubricating Coating Intermetallics Friction And Wear Properties |
| Abstract | 针对使役于高温、强氧化等苛刻工况下的高新技术装备对润滑和耐磨材料的需求，利用激光熔覆和高能球磨复合技术制备出了在空气环境下从室温到1000 ℃宽温域范围内具有良好减摩耐磨性能的高温自润滑覆层材料，系统考察了激光熔覆工艺、覆层的物相组成、组织结构、测试条件、摩擦学性能及摩擦磨损机理，分析了覆层材料结构与性能之间的关系，获得了一些有价值的数据和结果，拓展了高温自润滑覆层的制备技术并为其工程化应用提供技术和理论支持。主要研究内容和结论如下： 1. 利用激光熔覆技术在不锈钢基材表面分别原位合成了NiAl、Ni3Al 金属间化合物覆层。研究结果表明，激光加工工艺对覆层物相组成、显微结构及摩擦学性能产生重要的影响。在低激光功率密度和能量密度下合成单相NiAl、Ni3Al 金属间化合物覆层，500 ℃以下覆层的磨损机制主要为磨粒磨损和粘着磨损，当温度超过500 ℃后，覆层磨损机制主要为粘着磨损和氧化磨损。 2. 利用高能球磨技术原位合成了纳米Ni3Al 金属间化合物粉末，考察了Ni、Al 粉末在球磨过程中组织结构的变化及高能球磨原位合成机理。研究结果表明，Ni、Al 混合粉末首先形成Ni(Al)超固溶体，然后通过Ni 原子的扩散形成Ni3Al 金属间化合物粉末。 3. 利用高能球磨和激光熔覆复合技术原位合成了Ni3Al 金属间化合物基高温自润滑耐磨覆层。高能球磨有效地改善了复合粉末体系的组分相容性，提高了润滑相和增强相在覆层中的分散均匀性，由于Ag 和BaF2/CaF2 共晶体良好的协同效应，Ni3Al-Al2O3-BaF2/CaF2-Ag 和Ni3Al-NiCr/Cr3C2-BaF2/CaF2-Ag复合覆层从室温到1000 ℃宽温域范围内具有低的摩擦系数。 4. 载荷大小、对偶种类、气氛及温度等对NiCr 金属基Cr3C2-BaF2/CaF2-Ag 覆层的摩擦磨损性能产生重要影响。在室温下，覆层的磨损机制为轻微的磨粒磨损和脆性断裂，在高温下，覆层的磨损机制与润滑相的软化及摩擦化学反应等密切相关。从室温到1000 ℃宽温域范围内覆层的摩擦系数为0.18-0.38，磨损率为1.0-6.0×10-6 mm3/N.m。 |
| Subject Area | 表面工程技术与摩擦学 |
| Funding Project | 磨损和表面工程组 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/1857 |
| Collection | 中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 俞友军. 激光熔覆宽温域自润滑耐磨覆层的制备及其摩擦学性能研究[D]. 中国科学院研究生院,2011. |
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