激光熔覆ZrW2O8_SiC_Ni复合涂层

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1、分类号______________________________密级______________________________ＵＤＣ______________________________编号______________________________硕士学位论文激光熔覆ZrW2O8/SiC/Ni复合涂层学位申请人：皮黎飞学科专业：材料科学与工程指导教师：张坚教授答辩日期：独创性声明本人郑重声明：所呈交的学位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

2、注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表和撰写的研究成果，也不包含为获得华东交通大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。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的说明并表示了谢意。本人签名_______________日期____________关于论文使用授权的说明本人完全了解华东交通大学有关保留、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遵

3、守此规定，本论文无保密内容。本人签名____________导师签名__________日期___________摘要激光熔覆ZrW2O8/SiC/Ni复合涂层摘要随着载运工具向高速化和重载化发展，载运工具制动盘的表层在制动时需要承受更高的温度，苛刻的工况对制动盘的硬度、耐热耐磨等性能提出了更好的要求，现有制动盘无法满足严苛高速条件下的急速高温性能要求，阻碍了载运工具的发展。本课题充分利用镍基合金优异的高温性能和SiC陶瓷的高耐磨性，同时应用ZrW2O8的负膨胀特性实现复合涂层的膨胀可控，降低涂层的

4、残余应力，确保激光熔覆过程中复合涂层的零开裂，提出了运用激光熔覆法制备高性能制动盘用膨胀可控ZrW2O8/SiC/Ni高耐磨混杂复合涂层。首先，采用水热法制备前驱体-煅烧合成方式、共沉淀法制备前驱体-激光熔覆制备技术、溶胶凝胶法制备前驱体-煅烧合成方式，分别对负膨胀材料ZrW2O8进行制备。对水热法进行不同滴加方式、煅烧温度、冷却方式及原材料制备试验。使用X-射线衍射（XRD）分析了粉末的结晶度，采用热重-差热分析仪（TG-DTA）研究了粉末的热反应，应用扫描电子显微镜（SEM）和能谱仪（EDS）进

5、行了形貌表征与分析，应用红外光谱仪（FTIR）和拉曼光谱仪（FTIR-Rama）分析了分子结构。结果表明：水热法成功制备出高纯度的ZrW2O8粉末，而另两种制备方法失败。传统水热滴加法产生凝胶现象，制备出高纯度的ZrW2O8。ZrW2O8结晶度随煅烧温度升高先升高后下降；水冷冷却方式下获得的ZrW2O8结晶度最高，空冷次之，炉冷最低。600℃后以水冷冷却的方式制粉最佳，且当原材料为钨酸钠溶液与氧氯化锆溶液，制备的ZrW2O8纯度达到了99.54%，粉末粒度是微米级且具有很好的流动性。然后，以合成的Z

6、rW2O8为原料，采用激光熔覆技术在45钢基板表面上制备ZrW2O8/SiC/Ni复合涂层。借助X-射线衍射仪、金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、多功能材料表面试验仪和显微硬度计等设备，研究了不同激光工艺参数及合金粉末配比下复合涂层宏观形貌、微观组织、物相组成、摩擦磨损性能以及硬度的影响。结果表明：当激光功率为900W，扫描速度为360mm/min时，得到的熔覆涂层厚度适中、无气孔及裂纹；熔覆合金粉末中加入ZrW2O8，熔覆涂层中气孔减少，且当ZrW2O8的质量分数大于8wt%时，熔覆涂层中出现裂纹

7、，随着ZrW2O8质量分数的继续增大，裂纹增多，当ZrW2O8的质量分数为8wt%时，熔覆涂层中既无气孔也没裂纹。激光熔覆过程中，熔池内质量和动量的传输是依靠对流行为进行的，合金元素的均匀性分布与对流行为有关，对流行为是成分均匀分布的关键因素。当激光功率为900W，扫描速度为360mm/min，2加入ZrW2O8粉末质量分数为8wt%时，磨损面积和摩擦系数最小，分别为0.0036mmI摘要和0.385，且摩擦系数曲线整体处于一个稳定状态。且硬度也最高，约为426HV0.2，相当于基板的2.1倍。关键

8、字：激光熔覆，ZrW2O8，复合涂层，裂纹IIAbstractLaserCladdingZrW2O8/SiC/NiCompositeCoatingABSTRACTWiththedevelopmentofhighspeedvehiclesandheavyloadvehicles,thebrakediscsurfacemustbesubjectedtohighertemperaturewhenbraking.Theharshworkingconditionsdemandh