Al-Fe2O3-Cr2O3體系自蔓延高溫合成Al2O3/金屬陶瓷復(fù)合涂層研究


19000字 45頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要
易磨損部件的磨損腐蝕問題是疏浚工程亟須解決的課題，自蔓延高溫合成法由于燃燒溫度高、工藝簡單、成本低廉，從多種制備方法中脫穎而出?；诖?，本文以Al-Fe2O3- Cr2O3為反應(yīng)體系，開展了Al-Fe2O3-Cr2O3體系自蔓延高溫合成Al2O3/金屬陶瓷復(fù)合涂層研究。本文設(shè)計了過渡層-工作層雙層預(yù)涂覆結(jié)構(gòu)，利用自蔓延高溫合成技術(shù)在鋼基體表面制備Al2O3陶瓷金屬復(fù)合涂層。借助金相顯微鏡（OM）、掃描電子顯微鏡（SEM）、電子能譜儀（EDS）、X射線衍射儀（XRD）、顯微硬度計、熱震試驗及TCI孔隙率測定軟件等手段，研究了預(yù)覆過渡層材料、預(yù)覆工作層體系（混合粉末的摩爾比n(Fe2O3) : n(Cr2O3) : n(Al)=6 : 4 : 21）厚度對自蔓延合成Al2O3陶瓷涂層成形表面形貌、界面結(jié)合狀況、顯微組織、相結(jié)構(gòu)、顯微硬度、孔隙率和熱震性能的影響。
研究結(jié)果表明：采用自蔓延高溫合成技術(shù)實現(xiàn)了在鋼基體上制備Al2O3陶瓷復(fù)合涂層。對于A體系（工作層厚度15mm，過渡層厚度2mm過渡層材料為不同配比的Al-NiO和Al-MoO3），當(dāng)過渡層中Al-MoO3含量為0-30wt.%時，可制備與鋼基體結(jié)合良好且表面平整的Al2O3復(fù)合涂層，而Al-MoO3含量達到40%及以上時，涂層飛濺，無法形成完整的涂層。對于B體系（工作層厚度21mm，過渡層厚度2mm，過渡層材料為不同配比的Al-NiO和Al-MoO3），過渡層Al-MoO3含量為0-90wt.%時，均可獲得與鋼基體結(jié)合良好且表面完整的Al2O3復(fù)合涂層。
對比A，B體系，預(yù)覆工作層厚度增加可明顯改善涂層結(jié)合狀況，熱震次數(shù)也明顯提高，但孔隙率卻隨著提高。從可形成較完整涂層體系的B體系可以看出，隨著Al-MoO3含量增加，涂層結(jié)合質(zhì)量呈現(xiàn)先增后降的趨勢。當(dāng)過渡層Al-MoO3含量為30-60wt.%時，涂層整體形貌和結(jié)合狀況最好，抗熱震性能較好。A，B體系涂層的顯微硬度，總體上隨著距界面的距離的增加先上升后下降。
過渡層為30%Al-MoO3的A體系涂層主要由Al(Cr)2O3、AlNi3、Mo、Fe-Ni、Fe-Cr等物相組成，過渡層為50% Al-MoO3的B體系涂層主要由Al(Cr)2O3、Ni5Al3、FeMoO4、Fe-Ni、Fe-Cr等物相組成。


關(guān)鍵詞：自蔓延熔鑄法；Al2O3/金屬復(fù)合涂層；反應(yīng)體系；界面結(jié)合