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树脂基复合材料防护涂层的制备及界面分形维数研究

作 者: 齐少华
导 师: 姜久兴
学 校: 哈尔滨理工大学
专 业: 凝聚态物理
关键词: 等离子喷涂?结合强度?分形维数
分类号: TB304
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
下 载: 24次
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内容摘要


目前,测定涂层与基体的结合强度大多采用拉伸试验的方法。但是,随着涂层材料、涂敷技术以及各种热喷涂技术的发展,涂层与基体的结合强度大幅提高。尤其,当涂层与基体的结合以冶金为主时,其强度已超过拉伸试验所用的粘结剂的粘合强度,使用现有的检测方法已经无法准确判断出其结合强度大小,急需新的检测方法及评价标准。初步研究发现,离子喷涂涂层与基体的结合界面具有非线性、不规则性和自相似性;界面形貌是界面反应程度的体现,能够反映出涂层与基体的结合强度。因此,可以用分形理论研究涂层与基体的结合强度。本文基于等离子喷涂陶瓷与环氧树脂结合界面的非线性、不规则性、自相似性特征,用分形维数来表征涂层与基体的结合强度,抛开了以往繁琐的测量结合强度的试验,优化了试验过程。研究了打底层和工作层厚度不同对涂层性能的影响,以及不同喷涂工艺条件对涂层与基体结合强度的影响;探讨了工艺条件对结合强度的影响,并利用正交试验找出最优参数,使我们可以通过改变喷涂工艺参数来优化喷涂结合强度。结果表明:界面形貌的分形维数值能够定量表征涂层结合强度,涂层与基体的结合界面形貌越复杂,分形维数越大,涂层与基体的结合强度越高。通过涂层厚度对性能的影响测试得出:当陶瓷层厚度确定时,打底层厚度越大,涂层的剪切结合强度、抗热震性能、抗冲击性能越差,结合实际应用情况,打底层厚度为100μm最佳;当打底层厚度确定时,陶瓷层厚度越大,涂层的抗热震性能、抗冲击性能越差,隔热性能越好,因为在零件表面制备防护涂层后还需要抛光处理,所以陶瓷层不能太薄,所以将陶瓷层厚度确定为400μm;通过正交分析得到了等离子喷涂的三个主要因素对氧化铝陶瓷涂层结合强度影响的主次顺序和最佳参数组合,主次顺序为:喷涂电流、喷涂电压、喷涂距离,最佳参数组合为:喷涂电流为300A,喷涂电压为60V,喷涂距离为180mm。综上所述,以上方法可以省去繁琐的性能测量过程,优化实验过程,提高效率,降低成本。

全文目录


摘要??5-6
Abstract??6-10
第1章 绪论??10-21
??1.1 引言??10-11
??1.2 等离子喷涂原理及特点??11-13
??1.3 等离子喷涂工艺优化??13-15
????1.3.1 表面预处理??13-14
????1.3.2 选择工作气体??14
????1.3.3 气体流量控制??14
????1.3.4 喷涂功率和送粉量??14-15
????1.3.5 喷涂距离??15
????1.3.6 喷涂角度??15
??1.4 等离子喷涂技术发展概况??15-18
????1.4.1 国内外等离子喷涂发展概况??15-17
????1.4.2 等离子喷涂目前存在的问题??17
????1.4.3 等离子喷涂技术的发展趋势??17-18
??1.5 环氧树脂基复合材料及其在工业生产中的应用??18-19
??1.6 本课题的意义和主要内容??19-21
第2章 实验材料与实验方法??21-28
??2.1 实验材料??21
????2.1.1 基体材料??21
????2.1.2 工作层材料??21
????2.1.3 打底层材料??21
??2.2 实验设备与实验方法??21-26
????2.2.1 基体表面预处理??21-22
????2.2.2 制备涂层??22-23
????2.2.3 观察涂层显微组织结构??23
????2.2.4 涂层的性能研究??23-26
??2.3 本章小结??26-28
第3章 分形维数结合强度的关系??28-35
??3.1 分形几何理论??28-29
??3.2 分形维数??29-30
????3.2.1 什么是分形维数??29
????3.2.2 分形维数与测度??29-30
????3.2.3 分形维数的计算方法??30
??3.3 分形维数与结合强度的关系??30-34
??3.4 本章小结??34-35
第4章 等离子喷涂参数对涂层结合强度的影响??35-46
??4.1 打底层厚度对涂层性能的影响??35-40
????4.1.1 打底层厚度对剪切结合强度的影响??35-36
????4.1.2 打底层厚度对抗热震性能的影响??36-37
????4.1.3 打底层厚度对涂层抗冲击性能的影响??37-40
??4.2 陶瓷层厚度对涂层性能的影响??40-43
????4.2.1 陶瓷层厚度对涂层抗热震性能的影响??40-41
????4.2.2 陶瓷层厚度对涂层抗冲击性能的影响??41-42
????4.2.3 陶瓷层厚度对涂层隔热性能的影响??42-43
??4.3 喷涂参数对涂层性能的影响??43-45
??4.4 本章小结??45-46
结论??46-47
参考文献??47-53
攻读硕士学位期间发表的学术论文??53-54
致谢??54

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 工程材料一般性问题 > 材料腐蚀与保护
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