天然红柱石粉末莫来石化及大气等离子涂层的制备与性能研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 安宇龙
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| 学位类别 | 理学博士 |
| 答辩日期 | 2011-05-25 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 导师 | 陈建敏 |
| 关键词 | 红柱石 莫来石 大气等离子 热冲击性能 摩擦磨损 Andalusite Mullite Atmosphere plasma spray Thermal shock performance Friction and wear |
| 学位专业 | 物理化学（含：化学物理） |
| 中文摘要 | 以甘肃漳县天然红柱石为原料，经莫来石化转变后，得到团聚造粒粉末；采用大气等离子喷涂设备对造粒粉末进行球化并进而制备陶瓷涂层。主要研究结果如下： 1. 红柱石粉末含红柱石、石英和少量杂质；作为接触热变质矿物，热喷涂红柱石涂层不具有任何实用性能；天然红柱石莫来石化后，得到的莫来石粉末组成为3Al2O3·2SiO2。 2. 加入聚丙烯酸铵可改善造粒浆料中陶瓷颗粒的分散性；喷雾造粒后粉末均呈球形，具有正态粒径分布；粉末经致密化处理后，喷涂性能得到改善；造粒粉末经等离子体球化后，表面变得光滑致密；球化粉末的疏松区域和熔融粉末之间未粘连区域是导致涂层产生孔隙的原因。 3. 喷涂功率直接影响涂层中非晶含量。在喷涂功率22.5 kW、主气流量40L/min 条件下得到的莫来石/SiO2 涂层含晶态莫来石、SiO2 和非晶（含量最低），喷涂时部分SiO2 挥发。在喷涂功率27.5 kW、主气流量40 L/min 条件下得到的莫来石涂层含晶态莫来石、α-Al2O3 和非晶，且非晶含量最低。 4. 莫来石/SiO2 和莫来石涂层的导热系数分别为2.1~2.5 W/m·K 和1.1~1.5W/m·K，故莫来石涂层的抗热冲击性能优于莫来石/SiO2 涂层。随着热冲击温度升高，涂层的热冲击性能下降；热冲击过程中涂层内部产生微裂纹，并导致涂层最终失效。DSC-TG 分析表明，两种涂层分别在976.6 ℃和980.4 ℃发生同质异形转变的动态再结晶过程；热冲击过程中，莫来石涂层内仅部分非晶发生再结晶，而热处理后非晶组织完全晶化。总体而言，所制备的莫来石涂层可用作热障涂层。 5. 室温下，莫来石涂层的摩擦系数随载荷增加而降低，磨损率随载荷增加而增大，磨损机制为磨粒磨损、脆性剥落和表面裂纹引起的剥落。高温下，其摩擦系数和磨损率随温度升高而增大，磨损机制为晶粒拔出和脆性断裂。以上研究结果为天然红柱石粉末在热喷涂领域的应用奠定了实验基础，可望为莫来石陶瓷热障涂层的研制开发提供重要的实验依据和理论指导。 |
| 学科主题 | 表面工程技术 |
| 公开日期 | 2012-11-09 |
| 源URL | [http://210.77.64.217/handle/362003/1854]  |
| 专题 | 兰州化学物理研究所_先进润滑与防护材料研究发展中心 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 安宇龙. 天然红柱石粉末莫来石化及大气等离子涂层的制备与性能研究[D]. 中国科学院研究生院. 2011. |
入库方式： OAI收割
来源：兰州化学物理研究所
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