Nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc và tính chất lớp phủ kép Al/Ni-20Cr trên nền thép
"Luận án nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc và tính chất của hệ lớp phủ kép nhôm và hợp kim Ni 20Cr trên nền thép."
Luan An
luận án
Số trang
137
Thời gian đọc
21 phút
Lượt xem
0
Lượt tải
0
Phí lưu trữ
40 Point
Tổng quan nhanh
- Chủ đề:
- 1. Tổng quan công nghệ và lớp phủ Al/Ni-20Cr trên thép nền
- Số trang:
- 137 trang
- Tác giả:
- Luan An
Tóm tắt nội dung luận án
I. Tổng quan công nghệ và lớp phủ Al Ni 20Cr trên thép nền
Lớp phủ Al/Ni-20Cr trên nền thép là giải pháp bảo vệ bề mặt hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt. Hệ phủ đa lớp này kết hợp tính năng dẻo dai, chống oxy hóa của hợp kim Ni-20Cr với khả năng chống ăn mòn tuyệt vời của nhôm. Phương pháp phun phủ nhiệt hồ quang điện thường được sử dụng để tạo lớp phủ. Lớp lót Ni-20Cr tạo liên kết cơ học bền vững với bề mặt thép nền. Lớp nhôm bên ngoài ngăn chặn tác nhân xâm thực từ môi trường. Tuy nhiên, lớp phủ sau khi phun thường có cấu trúc dạng vảy xếp lớp và tồn tại nhiều rỗ xốp. Hiện tượng này làm giảm độ bám dính và khả năng bảo vệ lâu dài. Do đó, quá trình xử lý nhiệt lớp phủ là bước then chốt. Xử lý nhiệt giúp thúc đẩy tương tác pha, giảm rỗ xốp và nâng cao cơ tính tổng thể.
1.1. Cấu tạo và nguyên lý hình thành hệ lớp phủ Al Ni 20Cr
Hệ lớp phủ Al/Ni-20Cr gồm hai tầng vật liệu riêng biệt trên nền thép C45 hoặc CT3. Tầng thứ nhất là lớp trung gian Ni-20Cr tiếp xúc trực tiếp với kim loại nền. Lớp này có độ dày danh định khoảng 50 đến 100 micromet. Tầng thứ hai là lớp nhôm tinh khiết phủ bên ngoài với độ dày lớn hơn. Khi phun phủ nhiệt, các hạt kim loại nóng chảy va đập ở vận tốc cao vào bề mặt nền. Các hạt này biến dạng dẹt và đông đặc nhanh tạo cấu trúc dạng lớp. Sự kết hợp giữa hai vật liệu giải quyết sự chênh lệch hệ số giãn nở nhiệt giữa thép và nhôm. Lớp lót Ni-20Cr đóng vai trò giảm ứng suất dư và tăng độ bám dính. Lớp nhôm tạo màng oxit thụ động Al2O3 bền vững bảo vệ chi tiết máy.
1.2. Nhược điểm tồn tại của lớp phủ thô trước xử lý nhiệt
Lớp phủ phun nhiệt nguyên bản tồn tại nhiều khuyết tật cấu trúc. Độ bám dính giữa các lớp vật liệu chủ yếu dựa trên khóa cơ học thô sơ. Vi cấu trúc lớp phủ chứa nhiều rỗ xốp hở và vết nứt tế vi phân bố không đồng đều. Ôxy trong không khí tạo ra các màng oxit mỏng giữa các vảy kim loại. Những màng oxit này cản trở sự liên kết kim loại đồng nhất giữa Ni-20Cr và Al. Các khoảng trống rỗng tạo điều kiện cho dung dịch điện ly xâm nhập vào sâu bên trong. Kim loại nền dễ bị ăn mòn cục bộ qua các kênh rỗ xốp. Hơn nữa, độ cứng vi mô của lớp phủ thô chưa đạt mức tối ưu cho ứng dụng chịu mài mòn. Việc xử lý nhiệt sau phun là yêu cầu bắt buộc để khắc phục triệt để các nhược điểm này.
II. Quá trình xử lý nhiệt lớp phủ Al Ni 20Cr và khuếch tán pha
Xử lý nhiệt lớp phủ là phương pháp nung ủ có kiểm soát để thay đổi cấu trúc kim loại. Quá trình này kích hoạt phản ứng nhiệt động học giữa các nguyên tố nhôm, niken, crom và sắt. Quá trình xử lý nhiệt lớp phủ Al/Ni-20Cr tạo điều kiện cho hiện tượng khuếch tán liên bề mặt diễn ra mạnh mẽ. Các nguyên tử Al linh động khuếch tán sâu vào lớp lót Ni-20Cr. Đồng thời, nguyên tử Ni và Cr dịch chuyển theo chiều ngược lại. Kết quả tạo nên một lớp khuếch tán chuyển tiếp liên tục và đồng nhất. Xử lý nhiệt loại bỏ hoàn toàn ranh giới phân tách cơ học yếu ớt ban đầu. Sự tái kết tinh và khuếch tán làm thay đổi căn bản tính chất cơ lý của toàn bộ hệ phủ.
2.1. Nhiệt độ ủ khuếch tán và thời gian giữ nhiệt tối ưu
Chế độ ủ nhiệt quyết định trực tiếp đến mức độ khuếch tán nguyên tử. Nhiệt độ ủ khuếch tán thường được khảo sát trong khoảng 550°C đến 600°C. Mức nhiệt độ này thấp hơn điểm nóng chảy của nhôm nguyên chất nhưng đủ cao để kích hoạt khuếch tán trạng thái rắn. Thời gian giữ nhiệt dao động linh hoạt từ 1 giờ đến 6 giờ tùy theo yêu cầu công nghệ. Ở nhiệt độ 550°C, quá trình khuếch tán diễn ra êm dịu và tạo vùng chuyển tiếp mỏng. Khi nâng nhiệt độ lên 600°C, tốc độ khuếch tán tăng vọt theo hàm mũ. Thời gian giữ nhiệt dài giúp các nguyên tử phân bố sâu hơn vào kim loại nền. Tuy nhiên, việc kéo dài thời gian giữ nhiệt quá mức có thể gây thô đại hóa hạt tinh thể.
2.2. Cơ chế hình thành lớp khuếch tán chuyển tiếp liên bề mặt
Lớp khuếch tán chuyển tiếp hình thành nhờ chênh lệch nồng độ nguyên tử giữa các lớp vật liệu. Nguyên tử nhôm có bán kính nhỏ và năng lượng hoạt hóa thấp nên khuếch tán nhanh. Chúng di chuyển xuyên qua ranh giới tiếp xúc để thâm nhập vào mạng tinh thể niken và crom. Tại vùng ranh giới giữa Ni-20Cr và thép nền, hiện tượng khuếch tán liên bề mặt giữa Ni, Cr và Fe cũng xảy ra đồng thời. Sự đan xen mạng tinh thể biến liên kết cơ học ban đầu thành liên kết luyện kim bền vững. Chiều dày vùng khuếch tán tăng dần theo căn bậc hai của thời gian ủ. Lớp chuyển tiếp này triệt tiêu ứng suất tập trung tại mặt phân cách. Nhờ đó, độ bám dính của toàn bộ hệ phủ tăng lên đáng kể.
2.3. Sự biến đổi độ xốp và co ngót thể tích sau khi ủ nhiệt
Xử lý nhiệt làm thay đổi rõ rệt mật độ và hình thái rỗ xốp trong lớp phủ. Trước khi ủ, lớp phủ chứa nhiều rỗ xốp liên thông dạng dẹt. Dưới tác dụng của nhiệt độ cao, quá trình thiêu kết pha rắn diễn ra cục bộ. Các lỗ xốp nhỏ co ngót lại và chuyển dần sang dạng hình cầu cô lập. Sự khuếch tán bất đối xứng của các nguyên tố có thể sinh ra hiệu ứng Kirkendall. Hiện tượng này tạo một số vi lỗ xốp mới tại vùng giàu nhôm ban đầu. Tuy nhiên, tổng độ xốp có hại cho khả năng chống ăn mòn giảm đi rõ rệt. Cấu trúc vi mô trở nên sít chặt và đặc chắc hơn. Màng oxit bề mặt cũng được làm lành và làm kín tự nhiên qua phản ứng oxy hóa có kiểm soát.
III. Sự biến đổi vi cấu trúc lớp phủ Al Ni 20Cr khi xử lý nhiệt
Khảo sát vi cấu trúc lớp phủ sau xử lý nhiệt cho thấy sự thay đổi toàn diện về mặt pha và hình thái học. Phương pháp kính hiển vi điện tử quét SEM và phổ tán sắc năng lượng tia X EDS chứng minh sự dịch chuyển nồng độ nguyên tố rõ rệt. Cấu trúc xếp lớp cơ học ban đầu biến mất hoàn toàn. Thay vào đó là tổ chức dạng hạt đa tinh thể đồng đều với các vùng pha phân tầng rõ ràng. Sự tương tác giữa lớp phủ Al và lớp lót Ni-20Cr tạo nên dải vi cấu trúc đồng nhất. Mặt phân cách giữa lớp phủ và thép nền đạt độ khít sát cao. Các khuyết tật biên giới hạt giảm thiểu tối đa. Cấu trúc mới này mang lại độ bền cơ học và tính ổn định hóa học vượt trội.
3.1. Phân tích vi cấu trúc qua kính hiển vi điện tử quét SEM
Ảnh SEM cho thấy sự thay đổi biên giới tiếp xúc giữa các lớp kim loại. Ở trạng thái ban đầu, ranh giới phân cách giữa Al và Ni-20Cr rất sắc nét và chứa nhiều khe hở. Sau khi ủ nhiệt ở 550°C và 600°C, ranh giới này mờ dần và chuyển thành vùng liên kết liên tục. Bề mặt các hạt vảy phun phủ hòa nhập vào nhau nhờ quá trình hồi phục và kết tinh lại. Vi cấu trúc lớp phủ sau ủ thể hiện tính định hướng thấp hơn và phân bố đẳng hướng hơn. Độ dày của dải phản ứng tăng đều đặn theo thời gian giữ nhiệt. Không xuất hiện vết nứt vĩ mô hay hiện tượng bong tróc tách lớp tại mặt phân cách. Mật độ liên kết kim loại giữa các tầng đạt mức hoàn hảo.
3.2. Đánh giá phân bố thành phần hóa học bằng phương pháp EDS
Phổ EDS theo đường quét cắt ngang cung cấp bức tranh chi tiết về građien nồng độ nguyên tố. Hàm lượng nhôm giảm dần từ bề mặt ngoài vào sâu bên trong lớp phủ. Ngược lại, hàm lượng niken và crom tăng dần từ lớp lót hướng ra phía ngoài. Tại vùng chuyển tiếp, các đường cong phân bố nồng độ Al, Ni và Cr đan xen mượt mà không có bước nhảy đột ngột. Tại ranh giới đáy, nguyên tử sắt từ nền thép cũng khuếch tán nhẹ vào lớp phủ Ni-20Cr. Phân tích EDS điểm xác nhận sự tồn tại của các vùng tỷ lệ nguyên tử phù hợp với các hợp chất định lượng. Điều này khẳng định phản ứng tổng hợp pha đã diễn ra hoàn chỉnh trong suốt chu trình nhiệt.
IV. Cơ chế hình thành hợp chất liên kim Ni Al trong lớp phủ
Nhiệt động học của hệ Ni-Al tạo điều kiện thuận lợi cho các phản ứng hóa hợp pha rắn. Quá trình ủ nhiệt thúc đẩy phản ứng tỏa nhiệt giữa nhôm và niken. Kết quả là sự ra đời của các hợp chất liên kim Ni-Al có trật tự tinh thể cao. Phương pháp nhiễu xạ tia X XRD ghi nhận sự chuyển hóa pha tuần tự theo nhiệt độ và thời gian. Các pha liên kim này sở hữu liên kết cộng hóa trị và kim loại xen kẽ. Nhờ đó, chúng có độ ổn định nhiệt động cực cao và nhiệt độ nóng chảy lớn. Sự phân bố đồng đều của các pha mới gia cường đáng kể khung cấu trúc của lớp phủ. Hệ vật liệu chuyển từ trạng thái hỗn hợp cơ học sang trạng thái hợp kim hóa đa pha bền vững.
4.1. Đặc tính và sự hình thành các pha liên kim NiAl và Ni3Al
Các pha liên kim NiAl và Ni3Al là hai cấu trúc then chốt quyết định cơ tính hệ phủ. Pha NiAl có cấu trúc tinh thể lập phương tâm khối B2 với độ cứng rất cao và khả năng chống oxy hóa tuyệt hảo. Pha Ni3Al mang cấu trúc lập phương tâm diện L12 với tính dẻo dai tốt ở nhiệt độ cao. Khi bắt đầu ủ nhiệt, các pha giàu nhôm như NiAl3 và Ni2Al3 hình thành trước tiên ở nhiệt độ thấp. Khi kéo dài thời gian ủ hoặc nâng nhiệt độ lên 600°C, các pha giàu nhôm phản ứng tiếp với niken dư. Quá trình này chuyển hóa dần thành pha liên kim NiAl và Ni3Al ổn định. Các pha này tạo thành lớp rào cản vững chắc ngăn chặn sự mài mòn và khuếch tán oxy.
4.2. Phân tích định danh pha liên kim bằng nhiễu xạ tia X XRD
Giản đồ nhiễu xạ tia X XRD thể hiện rõ sự xuất hiện và biến đổi của các đỉnh nhiễu xạ đặc trưng. Mẫu chưa xử lý nhiệt chỉ hiển thị các đỉnh phổ của Al tự do, Ni và Cr. Sau khi xử lý nhiệt ở 550°C, cường độ đỉnh Al tự do giảm mạnh và xuất hiện đỉnh phổ của Ni2Al3, NiAl3. Khi nhiệt độ đạt 600°C, các đỉnh phổ của hợp chất liên kim Ni-Al như NiAl và Ni3Al trở nên chiếm ưu thế tuyệt đối. Ngoài ra, giản đồ XRD còn ghi nhận sự xuất hiện của các pha dung dịch rắn Cr trong Ni và hợp chất Fe-Al ở vùng đáy. Cường độ vạch nhiễu xạ sắc nét chứng minh độ tinh thể hóa cao của các pha mới hình thành.
V. Đánh giá độ cứng vi mô và độ bền của lớp phủ Al Ni 20Cr
Sự chuyển biến vi cấu trúc và hình thành pha mới làm thay đổi vượt bậc cơ tính vật liệu. Độ cứng vi mô của lớp phủ tăng gấp nhiều lần sau quá trình xử lý nhiệt. Lớp phủ nhôm ban đầu vốn có độ cứng rất thấp và khả năng chịu tải kém. Sau phản ứng nhiệt, sự xuất hiện của mạng lưới pha liên kim biến lớp ngoài thành lớp giáp bảo vệ siêu cứng. Đồng thời, độ bền bám dính của toàn bộ hệ phủ lên nền thép tăng lên rõ rệt. Liên kết cơ học yếu ban đầu đã được thay thế bằng liên kết khuếch tán nguyên tử. Lớp phủ không còn bị nứt vỡ hay tách lớp dưới tác động của ứng suất cắt. Toàn bộ hệ vật liệu đạt được sự cân bằng tối ưu giữa độ cứng bề mặt và độ dai va đập.
5.1. Quy luật biến thiên độ cứng vi mô theo chiều sâu mặt cắt
Phép đo độ cứng vi mô Vickers dọc theo tiết diện ngang phản ánh chính xác cấu trúc phân tầng. Trước khi ủ nhiệt, lớp nhôm chỉ đạt độ cứng khoảng 30 đến 45 HV0.05. Lớp lót Ni-20Cr đạt độ cứng trung bình khoảng 200 đến 250 HV0.05. Sau khi ủ nhiệt ở 600°C, độ cứng tại vùng phản ứng tạo pha NiAl tăng vọt lên mức 600 đến 850 HV0.05. Giá trị độ cứng đạt đỉnh tại lớp khuếch tán trung gian giàu pha liên kim Ni-Al. Từ bề mặt đi vào lõi thép, độ cứng biến thiên mềm mại theo građien nồng độ pha. Quy luật này giúp tránh hiện tượng tập trung ứng suất cơ học đột ngột khi chi tiết làm việc chịu tải trọng động.
5.2. Nâng cao độ bám dính bề mặt nền thép qua liên kết luyện kim
Độ bền bám dính là chỉ tiêu sống còn của lớp phủ bảo vệ. Thử nghiệm kéo bám dính cho thấy giá trị độ bám dính của lớp phủ thô chỉ đạt khoảng 15 đến 20 MPa. Sau khi ủ khuếch tán nhiệt, độ bền bám dính tăng lên trên 40 đến 50 MPa. Hiện tượng đứt gãy không còn xảy ra tại mặt phân cách giữa lớp phủ và thép nền. Vết gãy chuyển dịch vào bên trong lòng lớp vật liệu hoặc keo thử nghiệm. Nguyên nhân là do các nguyên tử Ni, Cr và Fe đã khuếch tán đan xen qua lại. Chúng tạo ra các dung dịch rắn thay thế và các mộng khóa luyện kim cấp độ nguyên tử. Lớp phủ liên kết chặt chẽ và hòa nhập như một thể thống nhất với kim loại nền.
VI. Ứng dụng và độ bền mài mòn của lớp phủ kép Al Ni 20Cr
Hệ lớp phủ kép Al/Ni-20Cr sau xử lý nhiệt thể hiện khả năng làm việc ấn tượng trong điều kiện khắc nghiệt. Tính năng chống mài mòn và ăn mòn hóa học được cải thiện vượt trội so với thép chưa phủ. Khả năng chống mài mòn hạt mài tăng gấp 3 đến 5 lần nhờ sự bảo vệ của các pha liên kim siêu cứng. Đồng thời, các phép đo điện hóa như điện thế mạch hở OCP, phân cực thế động PDP và tổng trở điện hóa EIS khẳng định mật độ dòng ăn mòn giảm đi hàng chục lần. Lớp màng oxit thụ động kín khít ngăn chặn hoàn toàn dung dịch xâm thực. Kết quả nghiên cứu đã mở ra tiềm năng ứng dụng thực tiễn to lớn trong ngành cơ khí và công nghiệp nặng.
6.1. Đánh giá tính năng chống mài mòn và ăn mòn điện hóa
Thử nghiệm mài mòn ma sát trượt cho thấy tốc độ hao hụt khối lượng của mẫu xử lý nhiệt giảm rõ rệt. Các hạt pha liên kim NiAl và Ni3Al đóng vai trò khung chịu lực chống lại sự cày xới bề mặt. Trong môi trường dung dịch muối NaCl 3.5%, đường cong phân cực PDP dịch chuyển mạnh về vùng thế dương hơn. Mật độ dòng ăn mòn thụ động giảm từ mức hàng chục microampe xuống còn dưới một microampe trên centimet vuông. Phổ tổng trở EIS hiển thị bán kính cung điện dung lớn gấp nhiều lần mẫu thô. Điều này chứng minh điện trở phân cực của màng thụ động tăng cao. Lớp phủ ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng ăn mòn lỗ và ăn mòn dưới màng.
6.2. Ứng dụng phục hồi và bảo vệ cánh quạt hút công nghiệp
Giải pháp công nghệ này được ứng dụng thành công để chế tạo và phục hồi các chi tiết máy công nghiệp nặng. Cánh quạt hút trong các nhà máy nhiệt điện và xi măng thường xuyên bị xói mòn bởi bụi hạt và khí nóng. Bề mặt chi tiết hư hỏng được làm sạch và phun nhám tiêu chuẩn trước khi phun phủ hệ Al/Ni-20Cr. Sau khi ủ nhiệt định hình tổ chức tế vi, cánh quạt đạt độ cứng bề mặt cao và khả năng chịu nhiệt tuyệt vời. Tuổi thọ làm việc của chi tiết tăng từ 2 đến 3 lần so với cánh quạt thép thông thường. Giải pháp giúp tiết kiệm đáng kể chi phí bảo dưỡng, thay thế và giảm thiểu thời gian dừng máy của doanh nghiệp.
Mục lục chi tiết luận án
Tải xuống file đầy đủ để xem toàn bộ nội dung
Tải đầy đủ (137 trang)Trích đoạn nội dung luận án
Tải xuống để đọc toàn bội MỤC LỤC MỤC TRANG DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ MỞ ĐẦU. 1 CHƯƠNG 1 3 TỔNG QUAN 1. Tình hình nghiên cứu ứng dụng phun phủ nhiệt trên thế 4 giới. Tình hình nghiên cứu, ứng dụng công nghệ phun phủ nhiệt ở 5 Việt Nam.
Nguyên lý công nghệ phun phủ nhiệt. Mục đích và phân loại công nghệ phun phủ nhiệt. Cấu trúc và tính chất của lớp phủ kim loại. Vật liệu nhôm và lớp phủ nhôm.
Sơ lược về vật liệu nhôm. Lớp phủ nhôm. Vật liệu crôm, niken và lớp phủ hợp kim Ni-20Cr. Sơ lược về crôm (Cr).
Sơ lược về niken (Ni). Lớp phủ hợp kim Ni-20Cr. Lớp phủ kép Ni-20Cr và Al………………………………………. Xử lý nhiệt lớp phủ kép Al/Ni-20Cr…………………………….
Tương tác giữa lớp phủ Al với nền thép. Tương tác giữa lớp phủ Ni-20Cr với lớp phủ nhôm………….… 27 CHƯƠNG 2 31 THỰC NGHIỆM 2. Chế tạo mẫu nghiên cứu. Mẫu thép nền.
Vật liệu phun. Trang thiết bị phun phủ kim loại. Nghiên cứu chế độ xử lý bề mặt nền thép. Mẫu thí nghiệm.
Các thông số phun nhám. Thiết bị đo độ nhám. Lựa chọn thông số công nghệ phun phủ tối ưu………………. Chọn thông số công nghệ phun tối ưu.
Phun phủ mẫu thí nghiệm. Xử lý nhiệt lớp phủ. Mẫu để xử lý nhiệt………………………. Chế độ xử lý nhiệt.
Thiết bị sử dụng. Nghiên cứu cấu trúc lớp phủ. Đo độ xốp lớp phủ. Nghiên cứu tổ chức tế vi bằng kính hiển vi quang học…………… 40 2.
Xác định độ cứng lớp phủ. Nghiên cứu thành phần của lớp phủ. Nghiên cứu thành phần hóa học bằng phương pháp EDS. Phân tích các pha bằng phương pháp nhiễu xạ Rơnghen……….
Nghiên cứu các tính năng của lớp phủ………………………. Đánh giá khả năng bám dính của lớp phủ. Đo cường độ mài mòn của lớp phủ. Đánh giá khả năng chống ăn mòn của lớp phủ.
46 iii CHƯƠNG 3 52 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3. Nghiên cứu xác định chế độ xử lý bề mặt trước khi phun 52 phủ. Nghiên cứu xác định chế độ phun phủ tối ưu. Tối ưu hóa chế độ phun phủ hợp kim Ni-20Cr.
Tối ưu hóa chế độ phun phủ Al. Độ bám dính của lớp phủ nhôm trên nền thép trước khi xử lý ủ 62 nhiệt. Tổ chức tế vi và độ cứng tế vi của lớp phủ kép Al/Ni-20Cr trước 64 khi xử lý ủ nhiệt. Tổ chức tế vi trước khi xử lý nhiệt.
Độ cứng tế vi trước khi xử lý nhiệt. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt tới tổ chức tế vi, độ cứng và độ xốp 66 của hệ lớp phủ kép Al/Ni-20Cr………………. Ảnh hưởng của thời gian xử lý nhiệt đến tổ chức tế vi của lớp phủ 66 kép Al/Ni-20Cr. Ảnh hưởng của thời gian xử lý nhiệt đến tổ chức tế vi của lớp phủ 70 kép Al/Ni-20Cr ở nhiệt độ 550 và 600oC.
Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến hình dạng, kích thước và phân bố rỗ 75 xốp trong lớp phủ kép Al/Ni-20Cr ………………………………………. Ảnh hưởng của xử lý nhiệt đến độ cứng của lớp phủ kép Al/Ni- 78 20Cr. Kết quả nghiên cứu thành phần hóa học bằng phương pháp 89 EDS. Kết quả nghiên cứu các pha liên kim bằng phương pháp nhiễu 92 xạ Rơnghen.
Nghiên cứu khả năng chống mài mòn của lớp phủ. Nghiên cứu khả năng chống ăn mòn của lớp phủ. Ảnh chụp bề mặt mẫu theo thời gian. Điện thế mạnh hở theo thời gian.
Quét đường cong phân cực. Đo phổ tổng trở điện hóa. Một số ứng dụng điển hình của lớp phủ kép Al/Ni-20Cr. Phân tích kết cấu chi tiết và mức độ hư hỏng cần khắc phục của quạt hút.
Quá trình phun phủ phục hồi bề mặt chi tiết bị ăn mòn. Một số ứng dụng khác của lớp phủ kép Al/Ni-20Cr. 113 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN. 114 TÀI LIỆU THAM KHẢO v DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT CVD: Chemical vapor deposition: Lắng đọng hơi hóa học PVD: Physical vapor deposition: Lắng đọng hơi vật lý BCC: Body centered cubic: Lập phương tâm khối FCC: Face centered cubic: Lập phương tâm mặt Cấu trúc tinh thể A2: Lập phương tâm khối, các nguyên tử ở góc và tâm khối lập phương giống nhau.
Cấu trúc tinh thể B2: Dạng lập phương tâm khối nhưng các nguyên tử ở góc và tâm khác nhau. Cấu trúc tinh thể DO3: Dạng hỗn hợp của 2 cấu trúc A2 và B2 xếp trồng lên nhau. HVOF: High Velocity Oxygen Fuel: Công nghệ phun nhiên liệu oxy tốc độ cao EDS (EDX): Energy-dispersive X-ray spectroscopy: Phổ tán sắc năng lượng tia X SEM: Scanning electron microscope: Kính hiển vi điện tử quét OCP: Open circuit potential: Điện thế mạch hở PDP: Potentiodynamic polarization: Phương pháp phân cực thế động vi DANH MỤC CÁC BẢNG Số bảng Chú thích bảng Trang Bảng 1.1 So sánh đặc điểm một số phương pháp phun phủ nhiệt.2 Một số tính chất cơ bản của nhôm.3 Một số tính chất cơ bản của crôm.4 Một số tính chất cơ bản của niken.5 Đặc điểm thấm ướt của Ni, Cr lỏng trên nền ôxit nhôm.6 Nhiệt độ và phần trăm khối lượng tồn tại của các pha theo giản đồ pha Fe –Al.7 Cấu trúc tinh thể và độ cứng các pha FemAln .1 Thành phần hóa học cơ bản của thép nền trước khi phun phủ.2 Thành phần hóa học cơ bản của 2 loại vật liệu phun 33 Bảng 2.3 Các chế độ xử lý nhiệt…….1 Giá trị độ nhám của thép nền C45 và CT3 ứng với các chế độ tạo nhám khác nhau.2 Chế độ tạo nhám bề mặt cho thép nền (C45 và CT3) 55 Bảng 3.3 Ma trận thực nghiệm trực giao cấp I, k = 3.4 Kết quả đo độ xốp mẫu lớp phủ Ni-20Cr.5 Kết quả thực nghiệm lặp ở tâm kế hoạch.6 Ma trận thực nghiệm trực giao cấp I, k = 3.7 Kết quả đo độ xốp các lớp phủ Al.8 Kết quả thực nghiệm lặp ở tâm kế hoạch.9 Chế độ phun cho dây Al và dây hợp kim Ni-20Cr.10 Kết quả đo độ bám dính của các mẫu phủ Al.11 Thành phần hóa học tại các điểm trên biên giới giữa lớp phủ kép Al/Ni-20Cr.12 Các pha và các góc 2θ của vạch nhiễu xạ tương ứng vùng Ni-20Cr – Al.13 Các pha và các góc 2θ của vạch nhiễu xạ tương ứng vùng 93 vii Al – Fe.14 Kết quả đo cường độ mòn và hệ số ma sát.15 Ảnh chụp bề mặt các mẫu theo thời gian, sau khi ngâm trong dung dịch axít H2SO4 với pH = 2. 98 viii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ Số hình Chú thích hình Trang Hình 1.1 Nguyên lý chung của công nghệ phun phủ nhiệt.2 Các công nghệ phun phủ nhiệt điển hình.3 Nguyên lý phun phủ hồ quang điện 2 điện cực.4 Sơ đồ nguyên lý phun hồ quang điện.5 Cấu trúc của lớp phủ kim loại.6 Biên giới giữa các lớp trong lớp phủ và giữa các lớp phủ với kim loại.7 Giản đồ pha hai nguyên của Ni và Cr.9 Sự thay đổi góc thấm ướt của hợp kim Ni-20Cr lên bề mặt ôxyt nhôm (Al2O3), Hafnium (HfO2) và Ytri (Y2O3) theo thời gian.10 Ảnh giọt hợp kim Ni-20Cr lên bề mặt a) Al2O3, b) Y2O3, c) HfO2 .11 Giản đồ pha Fe – Al.12 Hệ số khuếch tán của các chất trong α-Fe.13 Hệ số khuếch tán của các chất trong Al.14 Giản đồ pha 3 nguyên Cr-Ni-Al: mặt cắt đẳng nhiệt ở 700 C.15 Giản đồ pha Al – Cr.16 Giản đồ pha Al – Ni.1 Sơ đồ các bước nghiên cứu của luận án.2 Mẫu thép nền trước khi phun phủ.3 Hệ thống kéo dây (a), nguồn điện (b) và tủ điều khiển (c).4 Đo chiều dày lớp phủ sau khi phun.5 Mẫu trước khi được xử lý ủ nhiệt phun phủ.6 Quy trình ủ nhiệt mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr.7 Mẫu đo độ xốp bằng phương pháp soi kim tương.8 Phân tích độ xốp bằng phần mềm Image-Pro Plus .9 Mẫu thí nghiệm đo độ bám dính.11 Mẫu kiểm tra độ bám dính và đồ gá kèm theo.12 Bản vẽ chế tạo mẫu thử mài mòn.13 Mẫu lớp phủ Al/Ni-20Cr để thử mài mòn.14 Thiết bị đo cường độ mòn và hệ số ma sát.15 Thiết bị AUTOLAB PGSTAT30 (Hà Lan).16 Chuẩn bị mẫu thử ăn mòn .18 Hình minh họa phần mềm đo điện thế .19 Đường cong phân cực ∆E-f(i).1 Ảnh hưởng của cỡ hạt mài đến độ nhám bề mặt của thép nền CT3 và C45 ứng với khoảng cách phun L = 100 mm và L = 200 mm.2 Ảnh hưởng của khoảng cách phun đến độ nhám bề mặt của thép nền CT3 và C45 ứng với cỡ hạt 18.3 Mẫu thử độ bám dính lớp phủ Al trên nền thép.4 Ảnh hưởng của độ nhám bề mặt đến khả năng bám dính của lớp phủ với nền thép C45 và CT3.5 Tổ chức lớp phủ trước xử lý ủ nhiệt trên mẫu thép nền C45 và CT3, (a) – Lớp phủ nền C45 x200, (b) – lớp phủ nền CT3x200.6 Độ cứng tế vi của mẫu chưa xử lý nhiệt vùng biên giới giữa các lớp phủ với nền thép C45 và CT3.7 Tổ chức tế vi của mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr nền C45 sau khi ủ 4 giờ tại các nhiệt độ khác nhau.8 Tổ chức tế vi của mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr nền CT3 sau khi ủ 4 giờ tại các nhiệt độ khác nhau.9 Tổ chức tế vi của mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr nền C45 sau khi ủ nhiệt ở 550oC tại các thời gian giữ nhiệt khác nhau 2, 4, 71 x 6, 8 giờ.10 Tổ chức tế vi của mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr nền CT3 sau khi ủ nhiệt ở 550oC tại các thời gian giữ nhiệt khác nhau 2, 4, 6, 8 giờ.11 Tổ chức tế vi của mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr nền C45 sau khi ủ 600oC tại thời gian giữ nhiệt khác nhau.12 Tổ chức tế vi của mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr nền CT3 sau khi ủ 600oC tại thời gian giữ nhiệt khác nhau.13 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ xốp mẫu nền C45 ủ 4 giờ .14 Ảnh hưởng của nhiệt độ đến độ xốp mẫu nền CT3 ủ 4giờ.15 Ảnh hưởng của thời gian đến độ xốp mẫu nền C45.16 Ảnh hưởng của thời gian đến độ xốp mẫu nền CT3.17 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý ủ nhiệt đến độ cứng tế mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr nền C45, thời gian 6 giờ.18 Ảnh hưởng của nhiệt độ xử lý ủ nhiệt đến độ cứng tế mẫu lớp phủ kép Al/Ni-20Cr nền CT3, thời gian 6 giờ.19 Độ cứng tế vi vùng Ni-20Cr – Al trên lớp phủ kép nền C45 sau khi ủ 550oC và thời gian giữ nhiệt khác nhau.20 Độ cứng tế vi vùng Al – thép trên lớp phủ kép nền C45 sau khi ủ 550oC và thời gian giữ nhiệt khác nhau.21 Độ cứng tế vi vùng Ni-20Cr – Al trên lớp phủ kép nền CT3 sau khi ủ 550oC và thời gian giữ nhiệt khác nhau.22 Độ cứng tế vi vùng Al – thép trên lớp phủ kép nền CT3 sau khi ủ 550oC và thời gian giữ nhiệt khác nhau.
Nội dung được bảo vệ bản quyền — Tải xuống đầy đủ
Trích dẫn luận án này
Ảnh hưởng xử lý nhiệt đến cấu trúc lớp phủ Al/Ni-20Cr trên thép (n.d.) [Luận án tiến sĩ]. LuanAn.net. https://luanan.net/ky-thuat-co-khi/cong-nghe-vat-lieu/luan-an-anh-huong-xu-ly-nhiet-cau-truc-lop-phu-al-ni-20cr-thep
Câu hỏi thường gặp
Luận án "Ảnh hưởng xử lý nhiệt đến cấu trúc lớp phủ Al/Ni-20Cr trên thép" nghiên cứu về vấn đề gì?
"Luận án nghiên cứu ảnh hưởng của chế độ xử lý nhiệt đến cấu trúc và tính chất của hệ lớp phủ kép nhôm và hợp kim Ni 20Cr trên nền thép."
Luận án "Ảnh hưởng xử lý nhiệt đến cấu trúc lớp phủ Al/Ni-20Cr trên thép" có bao nhiêu trang?
Luận án "Ảnh hưởng xử lý nhiệt đến cấu trúc lớp phủ Al/Ni-20Cr trên thép" có 137 trang. Bạn có thể xem trước một phần tài liệu ngay trên trang web trước khi tải về.
Cách tải luận án "Ảnh hưởng xử lý nhiệt đến cấu trúc lớp phủ Al/Ni-20Cr trên thép" về máy như thế nào?
Để tải luận án về máy, bạn nhấn nút "Tải xuống ngay" trên trang này, sau đó hoàn tất thanh toán phí lưu trữ. File sẽ được tải xuống ngay sau khi thanh toán thành công. Hỗ trợ qua Zalo: 0559 297 239.