多相碳结构复合硬质合金自润滑涂层制备与研究

发布时间：2025-05-12 03:35

　　硬质合金具有耐磨性高的特点,广泛应用于耐磨领域。由其所制备的涂层材料也备受关注,广泛应用于刀具、轴承类材料等领域。硬质合金涂层在服役过程中易产生裂纹导致涂层脱落。在硬质合金涂层中添加固体润滑剂可以降低界面的摩擦系数,若能在此过程连续产生润滑效应将有效提高硬质合金涂层的服役寿命。本研究针对轴承类材料开发制备一种低成本含碳结构的自润滑耐磨涂层材料。本研究以石墨为润滑剂,采用两种不同方式制备含石墨烯的多碳结构自润滑涂层,如下:(1)利用等离子喷涂成型石墨/硬质合金涂层,利用强流脉冲电子束技术对涂层进行改性,原位生成石墨烯;(2)采用高能球磨法制备嵌入式纳米石墨烯/微米硬质合金核壳结构,采用等离子喷涂快速成型含石墨烯的硬质合金涂层。通过对两种涂层的相结构分析、显微组织观察,以及性能测试,获得结论如下:(1)将含量6wt.%的石墨添加到YG6硬质合金涂层中,经电子束重熔改性,涂层改性层厚度180?m以上,涂层孔隙率降低。随脉冲次数(1-30次)的增加,涂层表面的平整度增加,20P后涂层平整度最佳。电子束改性后涂层表面形成了致密的亚微米级Co3W9C4组织,同时原始石墨片状结构(500?m)分散变小...

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 硬质合金材料及应用
    1.3 硬质合金涂层应用及研究现状
    1.4 自润滑涂层及其研究现状
    1.5 固体润滑剂的选择
    1.6 石墨及石墨烯润滑剂
    1.7 本课题提出及主要研究内容
第2章 实验材料及方法
    2.1 研究思路
    2.2 实验材料
        2.2.1 基体材料
        2.2.2 喷涂粉末材料
    2.3 实验设备
        2.3.1 机械球磨
        2.3.2 大气等离子喷涂
        2.3.3 强流脉冲电子束
    2.4 组织观察与分析
        2.4.1 粉末和涂层显微形貌观察
        2.4.3 涂层XRD物相分析
        2.4.4 拉曼检测分析
    2.5 涂层性能测试分析
        2.5.1 涂层力学性能分析
        2.5.2 涂层结合力测定
        2.5.3 涂层粗糙度检测
第3章 电子束改性石墨/硬质合金涂层研究
    3.1 涂层设计
    3.2 石墨/硬质合金粉末制备
    3.3 涂层制备与改性
        3.3.1 等离子喷涂制备涂层
        3.3.2 强流脉冲电子束辐照改性处理
    3.4 涂层粉末显微组织观察
    3.5 涂层显微组织观察
        3.5.1 喷涂后涂层组织观察
        3.5.2 强流脉冲电子束辐照后组织观察
        3.5.3 电子束辐照后石墨烯及金刚石组织观察
        3.5.4 涂层XRD分析
    3.6 涂层性能测试
        3.6.1 涂层力学性能表征
        3.6.2 涂层耐磨性分析
    3.7 强流脉冲电子束改性过程数值模拟
第4章 热喷涂成型石墨烯/硬质合金涂层研究
    4.1 涂层设计
    4.2 石墨烯粉末制备
    4.3 石墨烯/硬质合金粉末制备
    4.4 涂层制备
    4.5 涂层粉末显微组织观察
        4.5.1 石墨烯粉末显微形貌
        4.5.2 不同球磨时间石墨烯/硬质合金粉末显微形貌
        4.5.3 喷涂粉末显微形貌观察
        4.5.4 粉末拉曼表征
    4.6 涂层显微组织观察
        4.6.1 涂层表面显微形貌观察
        4.6.2 涂层截面显微形貌观察
    4.7 涂层性能测试分析
        4.7.1 涂层拉曼表征
        4.7.2 涂层XRD分析
        4.7.3 涂层力学性能表征
第5章 结论
参考文献
在学研究成果
致谢



本文编号：4045101