al-fe2o3-cr2o3体系自蔓延高温合成al2o3金属陶瓷复合涂层研究.doc

Al-Fe2O3-Cr2O3体系自蔓延高温合成Al2O3/金属陶瓷复合涂层研究


19000字 45页 原创作品，已通过查重系统


摘 要
易磨损部件的磨损腐蚀问题是疏浚工程亟须解决的课题，自蔓延高温合成法由于燃烧温度高、工艺简单、成本低廉，从多种制备方法中脱颖而出。基于此，本文以Al-Fe2O3- Cr2O3为反应体系，开展了Al-Fe2O3-Cr2O3体系自蔓延高温合成Al2O3/金属陶瓷复合涂层研究。本文设计了过渡层-工作层双层预涂覆结构，利用自蔓延高温合成技术在钢基体表面制备Al2O3陶瓷金属复合涂层。借助金相显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、电子能谱仪（EDS）、X射线衍射仪（XRD）、显微硬度计、热震试验及TCI孔隙率测定软件等手段，研究了预覆过渡层材料、预覆工作层体系（混合粉末的摩尔比n(Fe2O3) : n(Cr2O3) : n(Al)=6 : 4 : 21）厚度对自蔓延合成Al2O3陶瓷涂层成形表面形貌、界面结合状况、显微组织、相结构、显微硬度、孔隙率和热震性能的影响。
研究结果表明：采用自蔓延高温合成技术实现了在钢基体上制备Al2O3陶瓷复合涂层。对于A体系（工作层厚度15mm，过渡层厚度2mm过渡层材料为不同配比的Al-NiO和Al-MoO3），当过渡层中Al-MoO3含量为0-30wt.%时，可制备与钢基体结合良好且表面平整的Al2O3复合涂层，而Al-MoO3含量达到40%及以上时，涂层飞溅，无法形成完整的涂层。对于B体系（工作层厚度21mm，过渡层厚度2mm，过渡层材料为不同配比的Al-NiO和Al-MoO3），过渡层Al-MoO3含量为0-90wt.%时，均可获得与钢基体结合良好且表面完整的Al2O3复合涂层。
对比A，B体系，预覆工作层厚度增加可明显改善涂层结合状况，热震次数也明显提高，但孔隙率却随着提高。从可形成较完整涂层体系的B体系可以看出，随着Al-MoO3含量增加，涂层结合质量呈现先增后降的趋势。当过渡层Al-MoO3含量为30-60wt.%时，涂层整体形貌和结合状况最好，抗热震性能较好。A，B体系涂层的显微硬度，总体上随着距界面的距离的增加先上升后下降。
过渡层为30%Al-MoO3的A体系涂层主要由Al(Cr)2O3、AlNi3、Mo、Fe-Ni、Fe-Cr等物相组成，过渡层为50% Al-MoO3的B体系涂层主要由Al(Cr)2O3、Ni5Al3、FeMoO4、Fe-Ni、Fe-Cr等物相组成。


关键词：自蔓延熔铸法；Al2O3/金属复合涂层；反应体系；界面结合