固相反应型SiO2基陶瓷涂层反应机理及性能研究-材料加工工程专业论文.docxVIP

致 谢 本论文是在马壮教授的悉心指导下完成的，没有马老师的指导、鼓励及资金上 的大力支持，论文是不可能得以顺利完成的。师从三载，收获颇丰，感触亦深。马 壮老师优秀的做人品质，严谨的治学态度，开拓创新的精神，高屋建瓴把握全局的 能力，忘我的工作精神给学生树立起潜移默化的典范作用，这也是导师传授给学生 最宝贵的财富。在此，谨向我的导师致以深深的敬意。 感谢李智超老师对我的教育培养。李老师多次询问研究进程，帮助我开拓研究 思路，精心点拨、热忱鼓励。李智超老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏 实实的精神，不仅授我以文，而且教我做人，对李老师的感激之情是无法用言语表 达的。 在攻读硕士研究生期间，我得到了材料科学与工程学院迟长志等老师的帮助， 在这里向他们表达真诚的感谢，感谢他们对我无私的关怀和热情的教导，使我能够 顺利的完成试验。同时，感谢所有曾经给予过我帮助和支持的同学。 摘 要 为了改善 Q235 钢耐磨和耐蚀性能，用固相反应法在 Q235 钢表面制备陶瓷涂层。 以 SiO2 和 Al2O3 为骨料，MgO 为固化剂，Na2O 为助熔剂，磷酸铝为胶粘剂，制得 SiO2-Al2O3 系陶瓷涂层（微米和纳米），其耐磨、耐蚀性能相对于基体提高较小， 纳米涂层的性能比微米涂层略好。分析了 SiO2 和 Al 固相反应机理，计算结果表明， θθ在 298-2000K 的范围内， ΔGT 为较大的负值，表明 SiO2-Al 反应是可以自发进行的， 而 ΔHT 也为较大的负值，说明反应会放出大量热量；经机械合金化处理 SiO2 和 Al 复合粉后，可以大幅度降低 SiO2 和 Al 的固相反应温度，通过计算激活能，认为 θ θ SiO2-Al 反应动力学机制属于反应-扩散模型。将 SiO2-Al 及其机械合金化技术引入 到固相反应型陶瓷涂层的制备中，以求强化陶瓷涂层的固相反应，得到性能优异的 陶瓷涂层。结果表明，以 SiO2 和 Al 为骨料，MgO 为固化剂，CrO3 为消泡剂，磷酸 铝为胶粘剂，制得磷酸铝胶粘剂 SiO2-Al 系陶瓷涂层，其耐磨、耐蚀性能相对于基 体均有了很大的提高，且经 800℃固化后的涂层性能明显优于经 400℃固化的涂层； 以 SiO2 和 Al 为骨料，MgO 为固化剂，水玻璃为胶粘剂，制得水玻璃胶粘剂 SiO2-Al 系陶瓷涂层，与磷酸铝胶粘剂 SiO2-Al 系陶瓷涂层进行性能对比，分析两种胶粘剂 对陶瓷涂层性能的影响，结果发现，在有腐蚀介质或温度变化剧烈的环境中，选用 磷酸铝陶瓷涂层更好，而应用在磨损场合时宜选用水玻璃陶瓷涂层。 关键词：陶瓷涂层；热化学反应法；机械合金化；磷酸铝胶粘剂；水玻璃胶粘剂 Abstract In order to improve wear and corrosion resistance of Q235 steel, preparation of ceramic coating on the surface of Q235 steel by solid-state reaction method. With SiO2 and Al2O3 as the aggregate, MgO as the curing agent, Na2O as the flux, aluminum phosphate as adhesive, obtained SiO2-Al2O3 ceramic coating (micron ceramic coating and nanometer ceramic coating), their wear and corrosion resistance improve small than the matrix, nanometer coating performance better than the micron coating slightly. Analysis of solid-state reaction mechanism of SiO2 and Al, from 298K to 2000K, ΔGθ is larger negative, show that SiO2-Al reaction is spontaneous,  TTΔH θ T T  is also larger negative, show that the reaction emit a lot of heat, SiO2 and Al composite powder treatmented by the mechanical alloying, can reduction the temperature of