| 题名 | 等离子喷涂NiAl-TiO2/Bi2O3纳米复合涂层的制备及宽温域摩擦学性能研究 |
| 作者 | 王新鹏 |
| 答辩日期 | 2018-05-23 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 易戈文 ; 李建明 |
| 关键词 | 等离子喷涂 TiO2/Bi2O3 纳米复合喂料 摩擦磨损 润滑氧化物 Plasma spraying TiO2/Bi2O3 Nanocomposite feedstocks Friction and wear Lubricious oxide |
| 学位名称 | 工程硕士 |
| 其他题名 | 无 |
| 学位专业 | 材料工程 |
| 英文摘要 | 针对高温等极端工况环境中机械零部件的摩擦磨损与润滑问题，开展NiAl-TiO2/Bi2O3纳米复合涂层的制备、力学及摩擦学性能研究。采用高能球磨和喷雾造粒制备纳米结构TiO2/Bi2O3复合喂料，以NiAl喷涂粉为粘结相基体，通过大气等离子喷涂制备NiAl-TiO2/Bi2O3纳米复合涂层，研究TiO2/Bi2O3双氧化物的含量及配比对复合涂层结构、力学及摩擦学性能的影响，分析探讨了宽温域内复合涂层的结构、组成与性能的演变规律和摩擦磨损机制。主要研究结果如下： 1.采用高能球磨工艺分别制备了TiO2和Bi2O3纳米粉体，通过喷雾造粒和热处理得到不同质量比的TiO2/Bi2O3球形复合喂料。该复合喂料的尺寸分布范围为5-48μm，平均尺寸（D50）为15μm，具有纳米结构（60-130nm）和良好可喷涂性。 2.采用等离子喷涂技术制备不同双氧化物含量及配比的NiAl-TiO2/Bi2O3纳米复合涂层，研究其对涂层显微结构及力学性能的影响。结果表明，涂层结构致密，各相分布均匀；两种氧化物经等离子喷涂后由a-TiO2和α-Bi2O3分别转变为更稳定的r-TiO2和δ-Bi2O3；添加TiO2有利于提高涂层硬度，加入熔点及硬度较低的Bi2O3虽然导致了涂层硬度有所下降，但TiO2/Bi2O3纳米复合结构能在涂层中形成明显的熔融区（PM）和半熔融区（FM）共存的双态区结构，有利于改善涂层致密性和减少喷涂所产生的相界面，从而提高涂层的力学性能（结合强度＞40MPa）。 3.摩擦磨损性能测试表明：NiAl-TiO2纳米复合涂层在中低温下的摩擦学性能较差（如200oC时摩擦系数和磨损率分别为0.72和16.18×10-5mm3/(N•m)）。TiO2/Bi2O3纳米结构复配可明显改善涂层中低温下的摩擦学性能，并提高涂层的高温润滑性能。当质量比为6:4的TiO2/Bi2O3在复合涂层中含量为30w%时，复合涂层宽温域下的磨损率保持在5×10-5mm3/(N•m)以下，800oC时摩擦系数低至0.07。其宽温域内（25oC～800oC）良好的抗磨性能可能与TiO2/Bi2O3在涂层中形成PM-FM双态结构有关。而复合涂层高温下优异的摩擦磨损性能归因于涂层磨损表面摩擦生成具有良好高温润滑性的Bi4Ti3O12和NiTiO3，其与TiO2和NiO在涂层磨损表面形成光滑连续的摩擦层，以及对偶磨痕表面可形成包含NiTiO3和Al2TiO5的摩擦润滑层，进一步改善了涂层的高温摩擦学性能。 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.licp.cn/handle/362003/25288]  |
| 专题 | 中国科学院兰州化学物理研究所 |
| 作者单位 | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 王新鹏. 等离子喷涂NiAl-TiO2/Bi2O3纳米复合涂层的制备及宽温域摩擦学性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2018. |
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