金属学及金属工艺论文_低压冷喷涂铜基材料组织

文章目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 冷喷涂技术

    1.1.1 冷喷涂技术原理

    1.1.2 影响冷喷涂涂层制备的因素

    1.1.3 冷喷涂铜基材料研究现状

1.2 冷喷涂涂层处理-感应重熔技术

1.3 高铝青铜合金涂层研究现状

1.4 高熵合金研究现状

    1.4.1 高熵合金

    1.4.2 高熵合金特性

    1.4.3 高熵合金涂层研究现状

1.5 本课题的研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料

2.2 喷涂参数

2.3 实验结果表征方法

第3章 低压冷喷涂铜基块体性能研究

3.1 引言

3.2 冷喷涂铜基块体材料的制备

    3.2.1 冷喷涂态粉末

    3.2.2 试样制备和性能检测

3.3 实验结果与分析

    3.3.1 冷喷涂态铜基块体材料的微观组织与导热性能

    3.3.2 热处理态铜基块体材料的微观组织与导热性能

    3.3.3 热处理态铜基块体材料的机械性能

3.4 本章小结

第4章 原位合成高铝青铜合金涂层的制备及性能研究

4.1 引言

4.2 原位合成高铝青铜合金涂层的制备

4.3 结果与讨论

    4.3.1 原位合成高铝青铜合金涂层微观组织及相组成

    4.3.2 原位合成高铝青铜涂层的物相分析

    4.3.3 原位合成高铝青铜涂层的硬度分布与摩擦性能

    4.3.4 高铝青铜涂层的腐蚀性能

4.4 本章小结

第5章 原位合成高熵合金涂层的制备及性能研究

5.1 前言

5.2 原位合成高熵合金涂层的制备

5.3 原位合成高熵合金涂层实验结果和分析

    5.3.1 冷喷涂AlCoCrCuFe复合涂层微观组织及相组成

    5.3.2 原位合成AlCoCrCuFe高熵合金涂层微观组织及相组成

    5.3.3 AlCoCrCuFe高熵合金涂层硬度和摩擦性能

    5.3.4 AlCoCrCuFe高熵合金涂层腐蚀性能

5.4 本章小结

结论

参考文献

致谢

附录 攻读硕士期间所发表的论文

文章摘要:本文基于目前低压冷喷涂铜基材料的研究现状,采用低压冷喷涂技术来制备铜基材料,并对其进行后续改性处理。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、能谱仪（EDS）和X射线衍射（XRD）对冷喷涂铜基材料的微观形貌、元素分布与物相进行研究分析,通过硬度、拉伸实验、摩擦实验和腐蚀实验研究铜基材料的综合性能。得出主要结论有:采用低压冷喷涂增材制造技术制备铜基块体材料,研究铜基块体材料的导热性能及力学性能,并进行后续退火处理以提高铜基材料性能。结果表明,Al₂O₃体积比为10%的铜基粉末制备的铜基块体材料的导热性能较好,随着Al₂O₃含量的增加,铜基块体材料导热性能下降。冷喷涂铜基块体材料经退火处理后,导热性能及力学性能有所提升。随着退火温度的上升,热扩散率及抗拉强度呈现先上升后下降的趋势,在退火温度为500℃时,热处理态铜基块体材料热扩散率为加工态铜块体材料的80.43%,抗拉强度为125.3MPa。通过感应重熔技术对冷喷涂铜基材料涂层进行改性处理,制备得到了高铝青铜合金涂层。原位合成高铝青铜合金涂层比冷喷涂涂层更加致密,涂层合金化效果好,性能明显增加。所得到的合金涂层形成了β相、α相、γ2相和κ相,与铸态高铝青铜块体合金相同的相组成。原位合成的高铝青铜合金涂层具有良好的机械性能、耐磨性能和耐腐蚀性能,且性能与铸态块体合金的性能接近。所制备的合金涂层硬度为357.0 HV,在干摩擦条件下高铝青铜涂层/Al₂O₃摩擦副的摩擦系数为0.320。感应重熔原位合成的高铝青铜合金涂层在3.5wt.%NaCl和5.0wt.%H₂SO₄腐蚀介质中,表现出与铸态块体合金接近的耐腐蚀性能。采用感应重熔技术对冷喷涂铜基材料涂层改性处理后,原位合成了AlCoCrCuFe高熵合金涂层。原位合成的AlCoCrCuFe高熵合金涂层的微观结构为BCC相和FCC相的简单的固溶体结构,BCC相为B1无序相（FeCr）和B2有序相（AlCo）的调幅结构,以及在晶界附近析出的纳米尺度的BCC相结构;FCC相为Al-Cu基的固溶体结构,呈现典型孪晶结构特征。同时,原位合成的AlCoCrCuFe高熵合金涂层表现出良好的综合性能,涂层微观硬度达到528.2 HV,在干摩擦条件下AlCoCrCuFe涂层的摩擦系数为0.379,磨损率为0.703×10

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