超音速火焰喷涂粉末制备工艺研究

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要超音速火焰喷涂作为一种制作高质量涂层的表面强化技术，越来越受到国内外各界的重视。而喷涂材料是整个喷涂技术的核心。其中，机械球磨、喷雾干燥、烧结热处理制备喷涂粉末是近年来迅速发展的喷涂材料制备工艺，能够较好的满足超音速火焰喷涂对于喷涂粉末性能的要求。本文采用理论分析与实验相结合的方法，使用铁粉作为原材料，深入研究了喷雾干燥法制备超音速火焰喷涂粉末的工艺。首先研究球磨工艺对球磨后粉末粒度的影响。通过研究得出：磨球配比从1：2增加到1：4，球磨8h后粉末粒度从20.01µm减

2、小到14.71µm；同时，随着球磨时间的延长，球磨后颗粒粒度呈抛物线下降；当球料比从10：1增加到20：1，球磨16h后粉末粒度从4.85µm降低到1.69µm。球磨后进行离心喷雾干燥造粒，得到流动性好，松装密度高的球形粉末颗粒。喷雾干燥过程中通过调节喷雾造粒工艺参数，分析雾化盘转速、固含量、喷雾干燥温度等对造粒产品的影响。实验结果表明：随着雾化盘转速从11000r/min提高到14000r/min，造粒后粉末粒度更小；固含量从40%提高50%以及60%，得到松装密度高、流动性较好、颗粒粒度较大的

3、粉末；送料速度越慢，干燥温度越高，造粒后粉末越细。综合可以得出，当固含量在50%，雾化盘转速在14000r/min，喷雾干燥温度为270℃时造粒工艺最佳。造粒后的球形粉末颗粒在900℃保温2小时进行烧结热处理，使得球形粉末更加致密化，强度更高。造粒后粉末流动性降低，球形颗粒略有缩小，松装密度提高。最后通过对超音速火焰喷涂后涂层性能的测试，研究超音速火焰喷涂粉末的可喷涂性，同时反映出粉末制备中存在的问题，为继续研究提出改进措施。关键词：球磨;喷雾造粒;烧结;粉末制备;超音速火焰喷涂I华中科技大学硕士

4、学位论文AbstractAsanewtechnologyofproducinghighqualitycoating,HVOFsprayisputtedinanimportantpositionallovertheworld,andthesprayingpowderisakeyofthethermalsprayingtechnology.Thetechniqueforthepreparationofthermalsprayingpowderconsistingofballmilling,spray-

5、dryinggranulationandsinteringtreatmentwhichhaveimprovedrapidlyintheseyearsisanidealprocesstomeetthequalityneededinHVOFspraypowder.Spray-dryinggranulationprocessisresearcheddeeplyinthispaperbymeansoftheoreticalanalysisandlaboratoryexperimentswithironpo

6、wderastherawmaterial.Firstly,theinfluenceoftheballmillingprocesswasstudied,andtheoptimizedparameterswerechosentopreparetherightsizedandhomogeneousparticlesbyballmillingtheoriginalironpowder.Theresearchresultsindicatedthatballmilling8hours,theparticles

7、izedecreasedfrom20.01µmto14.71µmastheballnumberratioraisedfrom1:2to1:4,andextendtheballmillingtime,thepowdersizedecreasebyaparabolacurve,whentheratioofballtopowderincreasedfrom10:1to20:1,thepowdersizedecreasefrom4.85µmto1.69µmin16hours.Secondly,spheri

8、calparticlesforHVOFwhichhavegoodflowingqualityandhighloosedensityweregettingbythetechniqueofcentrifugalspray-drying.Duringtheprocessofspray-drying,throughchangingtherelatedparameterssuchastherotatespeedofatomizingdisk,solidcontentanddryingtemp