q235基体表面shs反应制备nial涂层工艺的研究

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1、国内图书分类号：TG456.9学校代码：10213国际图书分类号：621.7密级：公开工学硕士学位论文Q235基体表面SHS反应制备NiAl涂层工艺研究硕士研究生：赵立凯导师：王浪平教授申请学位：工学硕士学科：材料加工工程所在单位：材料科学与工程学院答辩日期：2013年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TG456.9U.D.C:621.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringTHERESEARCHOFNiAlCOATINGSPREPAREDBYSHSREACTI

2、ONONQ235Candidate：ZhaoLikaiSupervisor：Prof.WangLangpingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MaterialProcessingEngineeringAffiliation：SchoolofMaterialsScienceandEngineeringDateofDefence：June,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨

3、工业大学工学硕士学位论文摘要NiAl金属间化合物的熔点和硬度高、比重轻、热导率较高，并且具有优异的抗氧化性能和高温稳定性能，在涂层材料方面具有很好的应用前景。本文采用自蔓延反应(SHS)涂层制备与连接技术在Q235基体上制备NiAl金属间化合物涂层，其中包括两种方式：SHS直接连接和SHS间接连接(添加中间连接层)。利用SEM及EDS、XRD和力学性能测试等分析测试技术，研究分析了不同工艺参数下NiAl涂层与基体连接界面的微观组织结构和力学性能，阐述了连接界面的形成机理，并且分析了NiAl涂层表面的组织结构，探究了NiAl涂层的摩擦磨损性

4、能，旨在获得高结合力、高可靠性的NiAl涂层。SHS直接连接制备NiAl涂层时，采用TIG电弧引燃Ni、Al原子比为1:1的反应体系，依靠NiAl反应体系的放热实现了NiAl涂层与基体的直接连接。在室温下引燃自蔓延反应时，燃烧波在中途熄灭，对NiAl反应体系和基体进行预热可使燃烧波顺利蔓延并实现连接。自蔓延反应时，NiAl反应体系放热使Al熔化，部分Al富集到基体表面，基体中的Fe向液态Al中溶解，发生了相互溶解扩散反应，生成Fe-Al系金属间化合物。连接界面的组织依次为：NiAl/Ni2Al3+Ni+Ni3Al/FeAl2/FeAl/F

5、e3Al/基体。连接界面的抗剪强度随连接压力和预热温度的增加而呈递增趋势，抗剪强度最高可达16.26MPa。并且阐述了SHS直接连接制备NiAl涂层时连接界面的反应机理，NiAl反应体系在燃烧过程中产生的液态Al与基体间发生溶解扩散反应是实现连接的关键。SHS间接连接即添加Cu-Zn钎料作为中间连接层制备NiAl涂层时，NiAl反应体系的放热使钎料熔化，熔化的钎料润湿基体，因而实现了较好的连接。同时熔化的钎料与靠近基体的NiAl反应体系相互溶解扩散形成互溶区，互溶区向基体靠近与基体间形成较好的连接。连接界面的抗剪强度随连接压力的增加而增加

6、，但是随预热温度的增加呈递减趋势，连接界面的抗剪强度最高可达60.83MPa。并且阐述了SHS间接连接制备NiAl涂层时连接界面的反应机理。NiAl涂层致密度随连接压力和预热温度的增加而提高，并且在预热情况下NiAl涂层表面全部为期望得到的NiAl金属间化合物。从摩擦磨损试验得出，制备的NiAl涂层摩擦系数较低、耐磨性能较好。最后阐述了NiAl反应体系在自蔓延过程中合成NiAl金属间化合物的反应机理。关键词：NiAl涂层；SHS连接；中间连接层；连接界面-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractNiAlintermetallic

7、compoundhasahighmeltingpoint,highhardness,lightweight,highthermalconductivity,oxidationresistance,hightemperaturestabilityandotherexcellentperformance.Inthecoatingsmaterial,ithasgoodapplicationprospects.Inthispaper,withSHScoatingpreparationandjoiningtechnology,NiAlinterme

8、talliccompoundcoatingsarepreparedonQ235,Whichincludestwoways:SHSdirectjoiningandSHSindirectjoini