（材料加工工程专业论文）含tib2al2o3陶瓷的电弧喷涂粉芯线材的研究.pdf

摘要 实际生产中，磨损作为工件失效的主要形式之一，它所造成的经济损失十分 巨大。因此，提高工件的耐磨性延长工件的使用寿命，对于节约生产成本提高生 产效率都具有非常重要的意义。目前采用制备表面耐磨涂层来抵抗磨损已成为发 展热点。t i b 2 陶瓷材料以其高硬度、高耐磨耐腐蚀以及耐高温，抗氧化等许多优 异性能而倍受关注，目前已有多种方法如物理气相沉积，化学气相沉积，热喷涂法 等试图利用t i b 2 陶瓷材料来制备高性能涂层，但t i b 2 陶瓷的高熔点和脆性限制 了它的研究和应用，使得上述研究结果存在许多不足。 本文主要围绕t i b 2 陶瓷设计适于热喷涂的粉芯线材，用低碳钢带包覆t i b 2 和a 1 2 0 3 的复合粉，利用电弧喷涂工艺，将陶瓷材料的优异性能与金属材料的强 韧性、可加工性、导电导热性结合起来，以制各出低成本、高性能耐磨涂层。并 通过添加a l 、c r 、n i 等元素来优化喷涂工艺，改善涂层性能。对涂层的结合强 度、硬度、抗热震性和耐磨粒磨损性能等进行了测试，利用x 一射线衍射仪( x r d ) ， 扫描电子显微镜( s e m ) ，能谱仪( e d s ) 等手段对涂层进行测试分析，研究涂层 磨损机理和添加元素作用机理。 研究表明，所设计的粉芯线材都具有优良的喷涂工艺性能，涂层性能优良， t i b 2 在涂层中发挥了重要作用。添加元素影响着涂层的微观组织并对涂层性能尤 其抗磨粒磨损性有着很大的提高和改善作用。所研制的多种粉芯线材配方制得的 涂层都具备优良的综合性能，具有极大的实际应用和推广价值。 关键词t i b 2 ；电弧喷涂；粉芯线材；磨粒磨损 ：。， ，2 1 塞三些尘耋三耋堡圭兰! ! ! 鎏，。一，：一 a b s t r a c t i np r a c t i c e ，w e a r i n gm a k e sa l a r g ea m o u n t o fl o s ti ni n d u s t r yp r o d u c t i o na so n eo f t h em a i nf o r mo fe x p i r a t i o n t h e r e f o r e ，h o wt o i m p r o v et h ew e a r - r e s i s t a n c ea n d i n c r e a s et h es e r v i c el i f eo ft h ec o m p o n e n t si sv e r ym e a n i n g f u l ，a n di ta l s od e c r e a s e s t h ec o s ta n d i m p r o v et h ep r o d u c t i o ne f f i c i e n c y i th a sb e c o m eak e y s t o n et of a b r i c a t e t h ea n t i - w e a rc o a t i n g so nt h es u r f a c eo ft h ew o r kp i e c e si np r e s e n t t h et i t a n i u m d i b o r i d et i b 2i s v e r y a t t r a c t i v ef o ri t s h i g hh a r d n e s s ，h i g hw e a r - r e s i s t a n c e ，h i 曲 e r o s i o n r e s i s t a n c e ，a n t i - o x i d i z e s ，a n di t c a nb e a rt h eh e a te t c m a n ym e t h o d s ，f o r e x a m p l e t h ec h e m i c a lv a p o r d e p o s i t i o n ，p h y s i c a lv a p o rd e p o s i t i o n ，t h e r m a ls p r a y i n g t e c h n o l o g ye t c ，a r eu s e dt om a k e t h ec o a t i n g sw i t hh i g h g o o dp r o p e r t i e s ，b u ti ti sv e r y d i f f i c u l tt oa c h i e v ef o rt h eh i 曲m e l t i n g p o i n ta n d b r i t t l e n e s so f t h et i b 2a n dt h ea b o v e r e s e a r c h e se x i s tm a n y s h o r t a g e s t h i sd i s s e r t a t i o nd e s i g n st h ec o r e dw i r e sw h i c ha r es u i t a b l ef o rt h e r m a ls p r a y i n g a r o u n dt h et i b 2c e r a m i cm a t e r i a l t h ec o r e dw i r e su s el o w - c a r b o ns t e e lh o l d i n gt h e t i b 2a n da 1 2 0 3c e r a m i c t h ec o a t i n gi sm a d eb ya r cs p r a y i n gw h i c hc a nc o m b i n et h e c e r a m i cm a t e r i a l s e x c e l l e n tp e r f o r m a n c ew i t ht h em e t a lm a t e r i a l s t o u g h n e s s ，g o o d m a c h i n i n ga b i l i t y , e l e c t r i ce t c a n di tc a l la c h i e v et h ee x c e l l e n ta n t i w e a rc o a t i n g sw i t h l o wc o s ta n do u t s t a n d i n gp e r f o r m a n c e t oi m p r o v et h ep e r f o r m a n c eo ft h ec o a t i n g s ， t h ea 1 ，c r , a n dn ie l e m e n t sa r ea p p e n d e dt ot h ec o r e dw i r e ss e p a r a t e l y t h ec o a t i n g s b o n d i n gs t r e n g t h ，h a r d n e s s ，a n t i - t h e r m a ls h o c h k i n g ， a b r a s i v ew e a rr e s i s t a n c ea r e t e s t e d t h ec o a t i n g s a b r a s i o nm e c h a n i s ma n dt h ee f f e c tm e c h a n i s mo ft h ea p p e n d e d e l e m e n t sa r es t u d i e db yt h em e a n so fx r a y d i f f r a c t i o n ( x r d ) s c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p y ( s e m ) ，a n de n e r g yd i s p e r s i v es p e c t m m e t r y ( e d s ) e t c t h er e s e a r c hi n d i c a t e st h a tt h ed e s i g n e dc o r e dw i r e sh a v ee x c e l l e n tt e c h n i c a l p e r f o r m a n c ef o rt h e r m a ls p r a y i n g ，c o a t i n g sp e r f o r m a n c ei se x c e l l e n ta n dt i b 2p l a y sa v e r yi m p o r t e n tp a r ti nc o a t i n g s a p p e n d e de l e m e n t se f f e c tc o a t i n g sm i c r o s t m c t u r e a n di m p r o v et h ec o a t i n g sp e r f o r m a n ce s p e c i a l l yi t sa n t i a b r a s i v ew e a r t h e c o a t i n g s w h i c hm a d eb yt h er e s e a r c h e dc o r e dw i r e sh a v ee x c e l l e n tp e r f o r m a n c e ，t h e yh a v e g r e a tv a l u eo f p r a c t i c ea n dt h e ya r ep r o m i s i n g k e y w o r d s t i b 2 ；a r cs p r a y i n g ；c o r e dw i r e s ；a b r a s i v ew e a r - - i i 独创性声明 本人声明所里交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他 人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确地说明并表示了谢意。 繇短日期= 地! 主 关于论文使用授权的说明 本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部 分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 躲至! 盛铆鹕 鸹 日期：础芗 1 1 前言 第1 章绪论 在实际的工业生产中，磨损、腐蚀和断裂等多种失效形式都对生产造成了巨 大的损失。其中磨损，作为工件失效的主要形式之一，它还会造成机械设备运 转效率降低、工件更换或维修频繁、能源消耗增加等等。由于磨损而造成的经济 损失是十分惊人的。据美国材料政策委员会测算，美国每年由于磨损造成的经济 损失约1 5 0 亿美元；前联邦德国技术科学部估测，磨损每年造成的损失达1 0 0 亿 马克。而其中磨粒磨损失效又占据了整个磨损的失效的近5 0 。据不完全统计， 我国仅工件的磨粒磨损一年就消耗钢材1 5 0 万吨以上【2 1 。因此如何控制或延缓工 件的失效一直是人们关注的问题。工件的失效往往是从表面开始，问题就变成了 如何控制或延缓工件表面的失效，由此极大地促进了表面工程学科的发展。 表面工程f 3 】是经过表面预处理后，通过表面涂覆、表面改性和多种表面工程 技术复合处理，改变固体金属表面和非金属表面的形态、化学成分、组织结构和 应力状态，以获得所需要表面性能的系统工程。 常用的表面技术很多，包括有：堆焊技术、电镀、化学镀、粘结技术、涂 装技术、物理与化学气相沉积技术以及热喷涂技术等等 而其中热喷涂技术是指利用氧乙炔( 丙烷) 火焰、电弧和等离子等热源将各 种金属、合金以及陶瓷、塑料等熔化并高速喷射到工件表面，从而与基体形成一 层牢固的涂层，达到高度耐磨、减摩、耐蚀、耐高温以及修补恢复尺寸等目的， 由于该工艺灵活，施工方便，效果显著，适应性强，作为我国“八五”计划重点 推广技术【3 “】，近年来在我国得到了迅猛发展，已广泛应用于航天、航空、冶金、 机械、造纸、石油化工等几乎所有工业领域。在产品制造和设备维修方面，能提 高产品质量，延长使用寿命，挽回废旧件的经济损失，有显著的经济效益和社会 效益。热喷涂技术以热源形式的不同可简明分为四大类1 3 l ，火焰喷涂、电弧喷涂、 等离子喷涂和特种喷涂。其中电弧喷涂技术是8 0 年代兴起的热喷涂技术新秀， 具有高效、节能、优质、经济等优点，近年来在我国日益受到重视，它应用领域 北京工业大学工学硕士学位论文 广，受到许多部门的重视，是目前热喷涂技术中最引人注目的工艺之一 5 1 。 电弧喷涂是指：将两根被喷涂的金属丝作为自耗性电极，利用两根金属丝端 部短路产生的电弧热使丝材熔化，用压缩空气把已熔化的金属雾化成微熔滴并使 其加速，以很高的速度沉积到基体表面形成涂层的热喷涂方法【3 】。 - c u r f # n ls i 瑚】v e ez2 - m e t e lb 8 r i3 - p e s br o l l e r h e e ：4 - c b r r e n 卜c o n d 懈i r eb l o e 1 5 时涂层硬度反而下降。 显微硬度并不与表面宏观硬度成线性对应关系。它只是反应了涂层中各相显 微硬度的平均水平，涂层的显微硬度基本处于同一水平线，属于一个较高水平。 3 3 3 涂层结合强度及n i 元素的影响 表3 5 中的编号和图3 一1 3 中的横坐标n i n 5 都是指粉芯中n i 含量分别为0 1 5 ，6 1 0 ，1 1 1 5 ，1 6 , - - 2 0 的线材所对应制得的涂层。 ，。，：。，。，。 ! ，! ! 窒三些查兰三兰! ! 圭耋堡篁耋：一一， ! ，。：。， 表3 - 5 结合强度实验结果 t a b l e3 - 5 t h er e s u lto fb o n d i n gs t r e n g t ht e s t 载荷( k n )结合强度 编号 123平均( m p a ) n 12 6 1 5 2 3 ( 混)2 2 6 8 5 1 ( 层)2 6 2 6 4 2 ( 混)2 5 0 3 45 1 r q 22 5 ，0 4 1 2 ( 层)2 4 2 1 6 6 ( 混)2 2 8 9 9 7 ( 层)2 4 0 5 24 9 n 32 4 0 7 8 6 ( 混)2 1 1 7 5 8 ( 层)2 3 9 5 6 9 ( 层)2 3 0 7 04 7 n 42 2 6 5 8 3 ( 层)2 2 8 4 5 1 ( 层) 2 0 7 6 2 7 ( 层) 2 20 8 94 5 n 52 4 ，3 9 2 9 ( 层)2 0 6 5 3 2 ( 层)2 4 2 7 1 9 ( 层)2 3 1 0 64 7 日。 5 5 5 。 i ：， 釜 加o 姆 3 5 图3 1 3n i 元素含量对涂层结合强度的影响 f i g 3 - 1 3t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h en ic o n t e n ta n dt h eb o n d i n gs t r e n g t h 由图3 1 3 测试结果可以看出，涂层的结合强度在添加了n i 元素后略有下降 且基本处于同一水准。但是仍然能维持一个较高水平，皆在4 5 m p a 以上。 3 3 4 涂层抗热震性能实验 表3 - 6 中的编号n l n 5 是指粉芯中n i 含量分别为0 ，l 5 ，6 - 1 0 ，“1 5 ，1 6 2 0 的线材所对应制得的涂层。 整体来说添加n i 元素后涂层同无添加元素的涂层一样，都具有十分优异的 抗热震性。涂层同样分别选择在6 0 0 c 下反复加热冷却了2 0 次，在7 0 0 。c 、8 0 0 下反复加热冷却了1 5 次，在涂层和基体间没有发现裂纹，涂层表面也没有起 第3 章涂层一般性能及添加元素的影响 表3 6 涂层抗热震性能测试结果 温度温度 编号次数现象 温度 次数现象次数现象 n i6 0 02 0无7 0 01 5颜色8 0 01 5 n 26 0 02 0 无 7 0 01 5 n 36 0 02 0 n 46 0 02 0 颜色 变暗 无 7 0 01 5 7 0 01 5 n 56 0 02 0无7 0 01 5 变深 颜色 变暗 颜色 稍深 颜色 稍深 颜色 变深 8 0 01 5 8 0 01 5 8 0 01 5 8 0 01 5 颜色 变深 颜色 变深 颜色 变深 颜色 变深 颜色 变深 皮、翘角，没有出现任何剥离和脱落。所能观察到的现象就是涂层颜色在热震后 变深。分析认为，t i b 2 本身有着优异的高温稳定性，抗热冲击性能好，另外由 于n i 元素具有较好的抗腐蚀性，所以加入到涂层后，对整个涂层的耐腐蚀性能 有所提高，使涂层中氧化物等杂质受到限制从而使涂层更加致密，与基体结合牢 固不容易失效。 3 4 本章小结 本章主要对无添加元素涂层以及分别添加a l 、c r 、n i 元素后的涂层的结合 强度、硬度、抗热震性能进行了测试，并通过涂层x 一射线衍射相结构以及金相 照片来分析添加元素对涂层性能的影响规律。 涂层本身的结合强度和硬度都比较高，在分别添加了a 1 、c r 、n i 三种元素 后整体来说涂层硬度和结合强度都在较高水平，且在一定范围内，添加元素对涂 层性能可以有较明显的改善。而热震实验表明，所有的涂层抗热震性能都十分优 异。这主要是因为添加元素对于涂层的显微组织有大的改善，使涂层中各相熔融 充分，结合致密，孔隙率降低。而t i b 2 与f e 基体具有很好的润湿性以及它本身 北京工业大学工学硕士学位论文 优良的抗热震性能，从而加强了陶瓷硬质相与基体的结合力，使得涂层在保持了 较高硬度的前提下，与基体具有良好的结合强度和优异的抗热震性能。 第4 章涂层耐磨粒磨损性能与机理分析 第4 章涂层耐磨粒磨损性能与机理分析 由硬质颗粒或硬突起与金属表面相互作用，使金属产生磨屑而导致材料破坏 的磨损现象称为磨粒磨损。这种磨损是工业中最常见且磨损速率极高的磨损形 式，大约有5 0 左右的机械零件的损坏是由于磨粒磨损所致。随着我国重工业 的发展，在冶金、矿山、建材、电力、水利机械工业中，对各种磨粒磨损件的耐 磨性提出了更高的要求，因此，研究涂层的磨粒磨损性能及其磨损机理制备出高性 能的耐磨涂层对于满足工业生产实际要求和促进耐磨涂层的研究都具有十分重 要的实践和理论意义。 4 1 磨粒磨损过程中的材料去除机理 世界各国的自然科学家和工程技术人员都对材料的磨损率的计算方法作了 大量的研究，例如；理查森、莫尔、拉宾诺维奇、m m 赫鲁晓夫等，创建了 各种磨粒磨损机理及数学模型，尽管这些理论及模型各有差异，但都致认为： 材料的磨损特性，不单决定于材料本身固有的属性( 如硬度、韧性) ，还与具体 工作条件有关( 如磨粒的形态，载荷的大小) 。因此，材料的磨损特性是磨损条 件下材料属性综合的函数，而磨损则是机械系统中负荷、速度、材料的组织和性 能以及环境等诸因素的综合反映。 不同的磨损条件，磨损机理也不相同。依据材料的塑性或脆性大小的不同， 磨粒磨损过程中存在微观切削或犁沟变形磨损机理，微观断裂( 剥落) 磨损机理， 以及材料的同一显微体积遭受周期性的载荷作用，因疲劳破坏而脱落的疲劳磨损 机理。 当磨粒与塑性材料表面接触时，主要发生显微切削、犁沟变形( 包括推挤， 抹平，碾压等变形形式) 两种塑性变形方式。磨粒作用在零件材料表面上的力， 可分为法向力和切向力。法向力使磨粒压入材料表面，切向力则使压入表面的磨 粒作切向运动，在磨粒的形状和位向有利于切削时，将对金属表面产生显微切削 作用。当磨粒形状较圆钝且压入深度较浅时，倾向于只在材料表面造成塑性变形 产生擦伤，即在磨粒作用处材料被挤压到磨粒运动路径的两侧，中间形成“犁沟”， 两侧形成堆积隆起，但这些材料已受到严重的塑性损伤，很容易在其他磨粒作用 下被磨掉。当被磨材料塑性较差时，在磨粒作用下材料表面及表层形成裂纹，并 ，。：，。，：，：。，! ! 童三些奎兰三：堡圭兰堡篁三 一，：， ：，。，。， 进而扩展导致材料的剥落。 当磨粒和脆性材料表面接触时，主要以表面微观断裂( 剥落) 为主。磨料压 入和擦伤金属表面时，压痕处的金属要产生变形。当压入深度达到临界深度时， 伴随压入丽产生的拉伸应力足以使裂纹产生。这些裂纹从压痕的底部出发向材料 内部伸展，裂纹平面垂直于试样表面呈辐射状，压痕附近还存在横向裂纹，一旦 横向裂纹相交或扩展到表面时，材料微粒便发生脱落，形成磨屑。在磨粒作用下， 由于材料表面的多次塑性变形，将发生疲劳破坏。 在实际工况下的磨粒磨损过程中，零件的断裂机理要比塑性变形机理所造成 的材料损失大的多。然而无论塑性材料或者脆性材料，三种断裂机理可能同时存 在。只是由于磨损环境条件和材料特性不同某一机理占主导地位，而且环境变化 会导致一种磨损机理向另一种机理的转移 4 6 , 4 7 】。 1 9 6 1 年，拉宾诺维奇根据显微切削理论，提出磨粒磨损的定量公式这个公 式表明磨粒的尖锐程度与磨损率的关系： 一d v ：p ! 生( 4 - 1 ) 以。万h 式中： d 仫，单位行程长度形成的磨屑体积 ，“d p 磨粒受的载荷 口磨粒锥面与金属水平面的夹角 胃金属的硬度 该公式的示意图见图4 1 。 图4 - 1 拉宾诺维奇公式示意图 f i g 4 - 11 1 l u s t r a t i o no ft h ef o r m a t i o n 第4 章涂层耐磨粒磨损性能与机理分析 该公式说明：呈棱角的磨粒对被磨材料的磨损比圆滑磨粒大。莫尔还发现： 在材料塑性变形形成犁沟的过程中，球状磨粒如果压入深度与沟槽宽度之比值在 o 0 0 5 到0 0 5 之间时，金属只发生犁皱。但比值大于o 0 5 时，形成微切削，而对 于有棱角的磨粒，即使压入深度很小，也可能形成微切削。可见，磨粒尖锐度对 磨损的影响，在犁皱与显微切削之间存在临界角，通常，临界角随磨粒硬度增高 而减小。 4 2 磨粒磨损过程的影响因素 4 2 1 材料机械性能与微观组织的影响 4 2 1 1 材料的硬度和断裂韧性对耐磨性的影响 拱 孵 是 嚣 静 稼 新囊拗性x l c 废 图4 - 2 断裂韧性、耐磨性以及硬度间的关系图 f i g 4 - 2t h eil l u s t r a t i o no ft h er e l a t i o n s h i p a m o n gt h et o u g h n e s s ，a b r a s i o na n dh a r d n e s s 材料的硬度对耐磨性有重要的影响。但是，仅用硬度来评价耐磨性是不合适 的，还取决于材料的化学成分及显微组织。另外，对于硬度而言，又分为宏观硬 度和表面硬度。磨损通常分为两个过程：第一，磨粒在载荷的作用下压入材料表 面；第二，压入表面的磨粒在切向力的作用下沿工件表面移动，使其产生磨损。 金属表面在磨损时会产生加工硬化，真正与耐磨性有关的是表面硬度。而不是宏 观硬度，而耐磨性取决于“最大加工硬化状态”下的材料表面硬度。 如上图4 2 所示。图中揭示，在i 区，磨损受断裂控制，耐磨性随断裂韧性 提高而增加；i i 区，当硬度与断裂韧性配合最佳时，耐磨性最高：在i i i 区时， 耐磨性随硬度降低而下降，磨损过程受塑性变形所控制。莫尔的数学模型表明， 北京工业大学工学硕士学位论文 断裂韧性k i c 与金属硬度( h ) 之比值对磨损有极为重要的影响。 材料的表面硬度，对磨损的影响很大，这一点可以从图4 2 中看出，需要指 出的是影响金属耐磨性的不是磨损前己达到的硬度，而是在摩擦过程中所能达到 的硬度h 5 1 。所以用冷作硬化方法可提高金属表面的硬度，对耐磨性却没有影响。 根据断裂磨损机理，硬度还不能完全决定磨损。材料的硬度高而断裂韧性差 的，或材料的断裂韧性高而硬度低，耐磨性都t e 较差。材料有较高的硬度，又有 适当的韧性，抵抗磨粒磨损的性能最好。 4 2 1 2 材料的微观组织 影响磨粒磨损的微观组织参数主要有：基体组织，硬质相、夹杂物等。提 高材料的硬度可以减少磨损，但不能把材料的硬度提到很高，一般情况是一种或 几种硬质相镶嵌或弥散在基体中，材料的硬度不仅取决于基体的硬度，还取决于 硬质相的硬度和数量。材料的耐磨性就取决于硬质相的数量、分布、形状以及与 基体的结合强度。过分强调硬质相的数量并不能提高材料的耐磨性4 8 ，4 q 5 0 1 。 夹杂物容易形成裂纹源，不利于耐磨。微观裂纹、孔穴、粗大碳化物和夹杂 物等因为它们起到了内缺口的作用，对材料的耐磨性不利。 4 2 1 3 工矿和环境的影晌 主要指速度、载荷距离、环境温度、腐蚀介质。根据磨粒磨损的简单模型可 知，磨损量与载荷成正比。但在任何试样条件下，磨损率和载荷的线性关系一般 都有一临界值，到达此极限载荷，线性关系开始破坏。 若磨粒在滑动过程中条件不变，如磨粒不变圆钝或碎裂，则磨损量与滑动距 离般成正比，否则磨损量将有改变。摩擦时，载荷和速度对磨损的影响，实际 上是由于热和温度的影响所致。一般情况下，湿磨损由于能起到润滑和冷却的作 用，磨损率稍有下降。但在腐蚀介质及高温条件下的磨粒磨损过程会产生大的变 化。 第4 章涂层耐磨粒磨损性能与机理分析 4 2 2 磨粒特性的影响 4 22 1 磨料的硬度h a 与材料硬度h m 的关系 大量的现场分析和实验发现，金属的磨粒磨损在很大程度上取决于磨粒的硬 度h a 和金属材料的硬度h m 之比。塑性金属的磨粒磨损量和磨粒硬度的关系大 致可分三个区域，如图1 1 1 所示。 区域i 一低磨损区：h a ( 1 2 1 3 ) h a ) ，在此区h a 与h m 比值 的变化对磨损的影响不显著。 区域i i 过渡磨损区： h m h a = o 8 1 3 。在此区域h a 与 h m 比值的变化对磨损有很大的影 响。 区域i i i 一高磨损区：h m 4 5 m p a ，主要是因为t i b 2 与基体相间润 湿性好。这为涂层的高耐磨性提供了有力的保证。涂层表面洛氏硬度h r 3 0 n 在6 2 以上，涂层耐磨性表现出与磨损后硬度有很大对应关系，而不是由磨损 前硬度决定。三组涂层皆表现出非常优异的抗热震性能，这一点保证了涂层 在高温下可以有很长的使用寿命。 7 其中a 4 ，c 4 ，c 5 ，n 4 等等多种线材综合性能优良，都具有很高的实际应用价 值和广阔的推广前景。 根据上述实验结果，提出三条关于今后进一步在本研究方向进行研究工作的 建议 1 建议在粉芯中添加1 0 的a 1 粉，1 1 1 5 的c r 粉，1 1 1 5 的n i 粉，其余为 t i b 2 a 1 2 0 3 复合粉来制备涂层，进行测试和优化以得到性能更优异的涂层。 2 本论文中粉芯线材的外皮全部是采用低碳钢带，建议采用不锈钢带来设计粉 北京工业大学工学硕士学位论文 芯线材并研究涂层性能。 3 建议添加其他元素进行粉芯线材设计和涂层性能测试。 参考文献 参考文献 1李建明磨损金属学冶金工业出版社，1 9 9 0 ：1 1 5 - 1 2 0 2 林福严，曲敬信，陈华辉磨损理论与抗磨技术科学出版社，1 9 9 3 ：2 3 2 9 3 徐滨士，刘世参，表面工程机械工业出版社，2 0 0 0 4 蔡挺热喷涂技术的现状和应用广东有色金属学报1 9 9 9 ，9 ( i ) ：5 9 - - 6 3 5徐滨士等电弧喷涂技术的应用和发展铁道物资科学管理 1 9 9 7 ，1 5 ( 3 ) ：3 4 - 3 5 6 高荣发热喷涂化学工业出版社，1 9 9 2 ：4 9 5 7 7 h d d r z e n i e k ，s t e f f e n s ，j b e c z k o w i a k i n t r o d u c t i o no fc o r e dw i r e st oa r c s p r a y i n g p r o c o f t h e1 0 t hi t s c e s s e n g e r m a n y 1 9 8 3 ：1 3 6 - 1 3 8 8h d s t e f f e n se ta 1 a r c s p r a y i n g s t e e la n dc o r e dw i r e s p r o c o ft h ell t h i t s c m o n t r e a l c a n a d a 1 9 8 6 ：4 5 7 - - 4 6 6 9 s j h a r r i s ，r c c o b b ，t l s t e r h a r ds u r f a c i n gc o a t i n g sp r o d u c e db ya r c s p r a y i n g t h e2 n d i n t c o n f o ns u r f a c ee n g i n e e r i n g u k 1 9 8 7 ：1 7 5 1 7 9 1 0 r c c o b b ，s - j h a r r i s ，tl e s t e r t h ed e v e l o p m e n to fn i c r b s ic o a t i n g sb y e l e c t r i ca r c s p r a y i n g o f c o r e dw i r e s i b i d 1 9 8 9 ：2 1 6 ，2 1 9 1 1 徐滨士，马士宁电弧喷涂7 c r l 3 包芯管状焊丝材涂层磨损性能研究表面工 程19 9 5 ( 4 ) ：3 3 - 3 7 1 2 马士宁等电弧喷涂7 c r l 3 包芯管状焊丝材涂层机械性能研究表面工 程1 9 9 5 ，( 4 ) ：3 0 3 2 1 3 秦颢电弧喷涂丝材在我国的新进展焊接2 0 0 1 ，( 1 2 ) ：5 7 1 4 贺定勇，蒋建敏，闰玉芹等电弧及火焰喷涂用粉芯线材的研究及应用焊 接技术2 0 0 1 ，3 0 ( 5 ) ：3 9 - - 4 0 1 5 g r h e a t h ，a rk a m m e r t h e h i g ht e m p e r a t u r e e r o s i o n c o r r o s i o nb e h a v i o ro f i n d u s t r i a l t h e r m a l l ys p r a y e dc o m i n g s p r o c o ft h e9 t h n t s c ，a s m i n t e m a t i o n a l 】9 9 6 ：2 9 - 3 7 1 6 b w a n g e l e v a t e dt e m p e r a t u r ee r o s i o nr e s i s t a n c e o fs e v e r a l e x p e r i m e n t a l 一6 9 北京工业大学工学硕士学位论文 a m o r p h o u st h e r m a ls p r a yc o a t i n g s p r o c e e d i n g so ft h e 15 t hi n t e r n a t i o n a l t h e r m a ls p r a yc o n f e r e n c e n i c e ，f r a n c e m a y1 9 9 8 ：1 5 1 1 5 5 1 7h d s t e f f e n se ta 1 p r o p e r t i e so f s o n a r c s p r a y e dc o a t i n g s p r o co ft h e8 t h n t s c ，h o u s t o n ，t e x a s ，1 9 9 5 ：6 8 9 - 6 9 3 1 8k w i r ae ta 1 p r o p e r t i e so fa r cs p r a y e dt u n g s t e nc a r b i d ec o a t i n g s p r o co ft h e 1 4 t hi t s c k o b e j a p a n 1 9 9 5 ：4 6 5 - 4 7 0 1 9 朱子新，徐滨士，张伟等高速电弧喷涂f e - a i w c 金属间化合物基复合涂层 的组织和性能材料工程2 0 0 2 ，5 ：1 8 2 1 2 0 靳生，刘谦，戴庆荣电弧喷涂a l a 1 2 0 3 耐磨防滑涂层工艺优化和摩擦学性 能研究中国表面工程2 0 0 3 ，( 2 ) ：1 0 - 1 2 2 1 邓世均热喷涂高性能陶瓷涂层材料保护1 9 9 9 ，3 2 ( 1 ) ：3 2 - 3 7 2 2 叶宏明，叶国珍先进陶瓷研究现状中国陶瓷工业2 0 0 2 ( 2 ) ：3 0 - 3 6 2 3 陈学定，韩文政表面涂层技术机械工业出版社，1 9 9 3 ：1 - 1 8 6 2 4 a 、m u l l e n d o r e d m m a t t o x p l a s m a - s p r a y e dc o a t i n g sf o rf u s i o nr e a c t o r a p p l i c a t i o n s t h i ns o l i df i l m s 1 9 9 6 ，6 3 ( 2 ) ：2 4 3 - - 2 4 9 2 5 纪嘉明，周飞等t i b 2 和z r b 2 晶体结构与性能的电子理论研究中国有色金 属学报2 0 0 0 ( 6 ) ：3 5 8 - 3 6 0 2 6 向新，秦岩t i b 2 及其复合材料的研究进展陶瓷学报1 9 9 9 ( 6 ) ：1 1 3 - 1 1 7 2 7 鲍昌华，赵建生t i b 2 陶瓷防护膜的研究现状和进展材料导报 2 0 0 1 ( 3 ) ：1 9 - 2 1 2 8h gr u n e r v a c u u mp l a s m as p r a yq u a l i t yc o n t r 0 1 t h i ns o l i df i l m s 118 ( 4 ) ： 4 0 9 4 2 0 2 9h o p i e r s o n e r a n d i c h t h ec h e m i c a lv a p o rd e p o s i t i o no ft i b 2f r o m d i b o r a n e c h e m i c a lv a p o r d e p o s i t i o n - s i x t hi n t e m a t i o n a lc o n f e r e n c e n e w y j r k 1 9 7 7 ：3 0 4 - 3 1 7 3 0j p r i v i e r e ，eg u e s d o n m o d i f i c a t i o no f p r o p e r t i e s o ft i b 2c o a t i n g sb yi o n b e a m m i x i n gd u r i n gd e p o s i t i o n s u r f a c ea n dc o a t i n g st e c h n o l o g y 4 2 ( 1 ) ：8 1 9 0 3 ls d a l l a i r e b c h a m p a g n e p l a s m a s p r a ys y n t h e s i so f t i b 2 f ec o a t i n g s - 7 0 - 彗考文献 ! ! ! ! ! ! 自! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! ! 自= = ! ! _ ! ! ! ! ! t h i ns o l i df i l m s 118 ( 4 ) ：4 7 7 - - 4 8 3 3 2f u k u b a v a s h i h a r o l d c o a t e da r t i c l ew i t hi m p r o v e dt h e r m a le m i s s i v i t y u s a p a t e n t 1 9 9 0 ：4 ，9 7 5 ，6 2 1 3 3p va n a n t h a p a d m a n a b h a n ，k rs r e e k u m a r e l e c t r i c a lr e s i s t i v i t y o fp l a s m a - s p r a y e d t i t a n i u md i b o r i d e c o a t i n g s j o u r n a l o fm a t e r i a l s s c i e n c e 2 8 ( 6 ) ：1 6 5 5 1 6 5 8 3 4s u ee ta 1 m e t h o df o rp r o d u c i n gat i b s u b 2 一b a s e dc o a t i n g u s ap a t e n t 1 9 9 8 ：5 ，8 3 7 ，3 2 7 3 5m j o n e s a j h o r l o c k a c o m p a r i s o n o f t h ea b r a s i v ew e a rb e h a v i o u ro fh v o f s p r a y e dt i t a n i u mc a r b i d ea n d t i t a n i u mb o r i d eb a s e dc e r a m i cc o a t i n g s w e a r 2 5 ( 1 ) ：1 0 0 9 1 0 1 6 3 6s d a l l a i r e h l e v e r t h a r da r c s p r a y e dc o a t i n gw i me n h a n c e de r o s i o na n d a b r a s i o nw e a rr e s i s t a n c e s u r f a c ea n dc o a t i n g st e c h n o l o g y 5 0 ( 2 ) ：2 4 l 2 4 8 3 7d a l l a i r ee ta 1 t h e r m a ls p r a y e dt i t a n i u md i b o r i d ec o m p o s i t ec o a t i n g s u s a p a t e n t 1 9 9 8 ：5 ，8 3 7 ，3 2 6 3 8 s d a l l a i r e h l e v e r t p h e n o m e n o l o g yo fr e a c t i v ec o r e dw i r ea r cs p r a y i n g p r o co f t h e1 3 t h i t s c o r l a n d o f l o r i d a 1 9 9 2 ：2 0 7 - 2 1 2 3 9 徐怡，李日升，张凌自蔓延高温合成硼化类新型表面工程陶瓷复合材料 全国2 0 0 2 年热喷涂会议论文集2 0 0 2 ：8 9 1 0 1 4 0t lm e y e r , r p a s t o r s t r u c t u r ep r o p e r t yr e l a t i o n s h i p si nm i c r o l a m i n a t et i c t i b ： c o n d e n s a t e s f r e n c c e r a m s o c b u l l 1 9 6 5 ，6 6 ：5 9 4 1 c f p o w e l l d y n a m i cd e f o r m a t i o n a n df r a c t u r er e s p o n s e o f m i c r o s t r u c t u r a l l y - b a s e d t i b 2 一a 1 2 0 3 c e r a m i c h i g ht e m p e r a t u r e m a t e r i a la n d t e c h n o l o g y i e c a m b e l l ( e d ) n e w3 (