真空热压烧结耐磨自敏涂层组织及其性能研究

真空热压烧结耐磨自敏涂层组织及其性能研究

作者:师大云端图书馆 时间:2017-07-04 分类:参考文献 喜欢:1548
师大云端图书馆

【摘要】本文采用真空热压烧结将高铝青铜耐磨合金粉末与磷光粉体耦合,制备了具有自敏检测功能的新型耐磨复合发光涂层,此种涂层不但具有高铝青铜合金粉末良好的耐磨耐蚀性能,而且具有磷光材料优异的发光指示性能。新型耐磨自敏涂层应用于基底昂贵、或难以拆装的大型部件的工业模具表面,特别是工作中模具表面难以察觉的涂层部位磨损检测。工作人员对相对运动中的工件表面施以紫外灯照射,当涂层表面局部出现磨损时,基体暴露,磨损部位发光现象消失,便可确定出涂层工作过程中的磨损部位,并给予有效措施保护工件,以此简化涂层磨损状况的监测方法。利用真空热压烧结技术,在45#钢基体上,制备不同体积分数磷光材料分别复合高铝青铜合金粉、铜粉及铜铝粉耐磨自敏涂层,运用光学显微镜、SEM、EDS、XRD等技术手段分析涂层表面形貌、组织结构、物相组成,利用硬度计和分光光度计测定涂层硬度及其发光性能,荧光显微镜观察涂层微观发光组织,摩擦试验测定涂层摩擦特性,研究磷光颗粒在复合涂层组织中的分布状态,进一步探讨磷光材料掺杂体积浓度和金属基质成分对涂层组织、物相及发光性能的影响;并对烧结涂层摩擦性能进行测定,分析磷光材料的掺入对涂层摩擦特性的影响作用采用真空热压烧结技术分别制备不同体积含量(10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%,45%,50%,55%)磷光粉复合高铝青铜合金粉、铜粉、铜铝混合粉三系列涂层。磷光颗粒在涂层中分布均匀,但在微观分布有团聚现象。随着磷光粉体积分数的增加,团聚现象更加明显;经热压作用后,涂层发光特性仍为SrAl2O4和BaAl2O4基质主晶相,而铝青铜基磷光复合涂层基质物相主要为β、γ2和k相,铜基磷光复合涂层基质组织主要是金属Cu,铜铝基磷光复合涂层致密基质组织主要以Cu3Al和CU9Al4相为主;随着磷光材料掺杂浓度增加,铝青铜基、铜铝基磷光复合涂层宏观硬度趋于平缓增大状态,铜基磷光复合涂层硬度呈明显逐步增高趋势,其中涂层中BaAl2O4灰色相具有最高硬度,SrAl2O4黑色相硬度相对较低真空热压烧结作用后,涂层表面均匀分布的SrAl2O4颗粒发出强烈黄绿光,团聚颗粒内部发生裂解,而BaAl2O4颗粒发出蓝绿光;高铝青铜合金粉、铜粉、铜铝混合粉复合不同体积分数磷光粉涂层,均发射出裸眼可识别的蓝绿可见光,涂层发光典型均为Eu2+的4f65d1→4f7(8S7/2)特征宽带发射峰,主峰值位于515nm左右;涂层发光强度随磷光粉体积分数增加而提高,热压烧结对磷光组织造成机械劣化,磷光颗粒团聚现象以及金属材料中A1元素会引起涂层杂质相(SrAl4O7)的生成都会降低涂层发光强度;铜基磷光复合涂层具有最高发光强度,铜铝基磷光复合涂层次之,高铝青铜基磷光复合涂层发光强度最弱;经过摩擦磨损试验和发光性能表明,高铝青铜基磷光复合涂层具有磨损指示功能。与未添加磷光材料的高铝青铜、铜粉、铜铝基涂层相比,高硬度磷光颗粒的添加有利于不同金属基磷光复合涂层基体硬度的提高,起到了硬质颗粒强化涂层基体的作用。添加磷光颗粒后,高铝青铜磷光复合涂层具有较高且稳定的摩擦系数,较小的磨损量,耐磨性提高,摩擦过程中涂层磨损区域有较少且浅的划痕出现,主要为轻微的磨粒磨损。高硬度磷光颗粒分布于铜基磷光复合涂层中,降低并稳定涂层摩擦系数,使其磨损量显著增大。与未添加磷光材料的铜基烧结涂层一致,铜基磷光复合涂层磨损形貌均发生塑性形变,涂层摩擦主要为磨粒磨损和严重的粘着磨损。铜铝基磷光复合涂层摩擦系数明显比未添加磷光材料的铜铝烧结涂层大,且相对比较平稳,磨损量下降。在摩擦过程中,磨损表面粗糙,呈现粘着磨损和形成轻度磨粒磨损。
【作者】张咪娜;
【导师】李文生;杨德寿;
【作者基本信息】兰州理工大学,材料工程,2014,硕士
【关键词】真空热压烧结;高铝青铜;磷光材料;组织;发光特性;摩擦性能;

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