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1、高强铜合金的表面等离子喷涂工艺及强化研究江苏科技大学本科毕业设计（论文）学院： 材料科学与工程学院 专业： 金属材料工程学生姓名： 学号： 指导教师: 二一二年六月江苏科技大学本科毕业论文高强铜合金的表面等离子喷涂工艺及强化研究High-strengthCopperAlloySurfacePlasmaSprayingProcessandStrengthenResearch江苏科技大学毕业设计（论文）任务书学院名称：材料科学与工程学院 专业： 金属材料工程学生姓名： 学号： 指导教师： X X 职称： 讲 师 2012年3月1日毕业设计（论文）题目：高强铜合金的表面等离子喷涂强化及其界面研究1.
2、课程性质（请在相应的选项上打勾）纵向课题已签约的横向课题未签约的横向课题实验室建设课题模拟性课题学生自选人文课题2.课题类型（请在相应的选项上打勾）工程设计（实践）理论研究实验研究计算机软件设计综合一、 毕业设计（论文）内容及要求（包括原始数据、技术要求、达到的指标和应做的实验等）1、提供条件箱式热处理炉，布氏硬度计，导电率测试仪，金相显微镜、3710型等离子喷涂系统等。2、内容及要求内容：（1）锻态组织与性能分析研究；（2）固溶处理试验；（3）研究合金的时效温度、时间对合金组织与性能的影响；（4）选择最佳的热处理工艺对CuCo2Be进行强化，并对其进行等离子喷涂实验，并对界面进行研究。要求：
3、（1）确定合金的最佳固溶、失效处理工艺参数；（2）研究时效温度、时间对合金组织和性能的影响关系；（3）制定合理的等离子喷涂工艺参数并进行等离子喷涂试验；（4）毕业设计论文严格按照科技论文规范。二、完成后应交的作业（包括各种说明书、图纸等）1、毕业设计论文一份（不少于1.5万字）；2、译文1篇（不少于5000英文字符，并附原文）；3、毕业设计电子文稿，参考文献。三、完成日期及进度自2012年2月27日起至2012年6月4日止进度安排：1、文献检索与阅读；2012.2.272012.3.9（2周）2、设计与实验；2012.3.122012.5.15（9.5周）3、撰写论文；2012.5.16201
4、2.5.25（1.5周）4、论文评阅与答辩；2012.5.282012.6.4（1周）四、主要参考资料（包括书刊名称、出版年月等）:1、邹莉.等离子喷涂技术及其应用J.昆明冶金高等专科学校学报,2005,(5):21-24.2、周庆生.等离子喷涂技术及其在机床维修中的应用J.制造技术与机床,1980,(2):39-42.3、阎洪.金属表面处理新技术M.北京：冶金工业出版社,1996.4、王庆娟,徐长征,郑茂盛等.高强高导电铜合金的研究现状J.西安建筑科技大学学报(自然科学版).2006,38(5):732.5、SzablewskiJ,HaimantR.Heat-mechanicaltreatm
5、entforcopperalloyJ.MaterialsScienceandTechnology,1985(1):1053-1059.6、谢春生,翟启明,徐文清等.高强度高导电性铜合金强化理论的研究与应用发展J.金属热处理,2007,32(1):15-16.7、冯端.金属物理学(第一卷)M.北京:科学出版社.1987:154.8、刘和法,谢春生等.大型导电结构专用材料-CuNiTiBe合金J.华东船舶工业学院学报.1994,8(4):94-98.9、范大楠.高导电铍青铜及其组织性能研究D.天津:天津大学硕士论文.1985:5.10、TsengAA,LinFH,GunderiaAS,etal.R
6、ollcoolinganditsrelationshiptorolllifeJ.MetallurgicalTransactions,1989,20A(11):2305-2320.系（教研室）主任： （签字）2012年月日学院（系）领导： （签字）2012年月日摘要水平连铸是现代各大钢（管）厂生产各类型钢的主要方法，结晶器铜合金内套是水平连铸设备中最为关键的易耗部件。在使用过程中由于铜套表面直接与14751570的高温钢液接触，内表面工作条件极其恶劣，易产生多种形式的失效，失效的主要形式是产生热裂纹、磨损、剥落、划伤和腐蚀等。为了提高结晶器铜合金内套的使用寿命，主要从提高铜合金内套的材料质量及其
7、表面强化、表面改性二个方面进行了大量研究工作。本文对材料CuCo2Be内套合金进行热处理工艺优化试验及对铜合金内套进行表面改性电弧喷涂强化工艺试验。研究结果表明：(1)新制备的CuCo2Be合金经9501.5h固溶+4601h时效可获得较佳的综合性能。此工艺条件下合金的室温布氏硬度为HB277.44，导电率达到54.48%IACS；(2)以涂层与基体的结合强度为指标，通过正交分析法，对各种喷涂参数的控制，通过极差和元素位极图得出最优组参数为功率22kw、送粉速率15gmin-1、喷涂距离为90mm、主气流量56.6Lmin-1，得到的涂层与基体最大结合强度为43.6MPa；(3)利用SEM、E
8、DS分析测试手段，研究了断口形貌和涂层的组织结构，结果表明涂层与基体间的结合方式为微冶金结合。关键词：等离子喷涂；NiCr-Cr3C2涂层；结合强度；正交试验AbstractHorizontalcontinuouscastingisthemainmethodofbilletproducedforthemodernbigsteel(tube)factoriesaswellascopperalloymouldisthemostcriticalconsumablepartsofhorizontalcontinuouscastingequipment.Inthecourseofusage,theinn
9、ersurfaceofthecopperalloymouldisworkingonverypoorconditions,itcontactsdirectlywith14751570hightemperatureliquidsteel,whichisveryeasytoproducevariousformsoffailure.Themainformsofthefailurearegeneratingheatcrack,wear,peeling,scratching,corrosionandsoon,inordertoimprovethelifeofcopperalloymould.Thispap
10、ermainlystudyingonheattreatmentofCuCo2BealloyandSurfacemodificationarcsprayingstrengtheningprocessofcopperalloymouldonthebasisofcomprehensivelyanalyzingtheformoffailureandthemechanismforthecopperalloymould.Theresultsareshownasfollows:(1)ComprehensiveperformanceofCuCo2Bealloycanbeacquiredaftersolutio
11、ntreatmentof9501.5h+4601haging.Atthiscondition,hardnessisHB277.44,conductivityreaches54.48%IACS;(2)Asanindicatorofthebondingstrengthofthecoatingandthesubstrate,byorthogonalanalysis,thecontrolofvarioussprayparameters,averypoorandtheElementalFigurederivedtheoptimalsetofparametersforthepowerof22kw,powd
12、erfeedingrateof15gmin-1,thespraydistanceof90mm,themaingasflow56.6Lmin-1,thecoatingandthesubstratebondstrength43.6MPa;(3)TestingmeansofSEM、EDSanalysistostudythefracturemorphologyandtheorganizationalstructureofthecoating,theresultsindicatethatthebindingmodebetweenthecoatingandthesubstrateforthemicro-m
13、etallurgicalcombine.Keywords：plasmaspraying；Cr3C2-NiCrcoating；bondingstrength；orthogonaltest目录第一章绪论11.1前言11.2铜及铜合金的应用现状及发展趋势11.3热处理强化工艺21.4热喷涂强化工艺41.5等离子喷涂强化51.5.1等离子喷涂工作原理及典型设备51.5.2等离子喷涂技术特点及涂层应用61.5.3等离子喷涂涂层存在的缺陷81.5.4等离子喷涂技术发展趋势81.6论文意义91.7论文研究内容10第二章试验内容与试验方法112.1试验材料112.1.1基体材料112.1.2喷涂粉末材料112
14、.2试验药品及设备122.2.1试验药品122.2.2试验设备122.3试验内容132.3.1铜合金的熔炼与浇铸132.3.2铸态组织与性能分析研究132.3.3锻态组织与性能分析研究142.3.4固溶处理试验142.3.5时效处理试验142.3.6等离子喷涂工艺试验152.4材料的组织形貌分析182.5性能测试182.5.1硬度182.5.2导电率182.5.3拉伸强度19第三章实验结果与分析233.1热处理工艺对CuCo2Be合金组织性能的影响233.1.1合金的铸态组织与性能233.1.2合金的锻态组织与性能233.1.3合金固溶组织与性能243.1.4合金时效组织与性能263.2等离子喷涂工艺参数正交试验结果与分析273.2.1Cr3C2-NiCr涂层正交试验结果及分析273.2.2Cr3C2-NiCr涂层正交试验因素主次分析303.3Cr3C2-NiCr涂层和界面微观组织结构303.4涂层显微硬度分析32结论34致谢35参考文献36第一章绪论1.1前言铜既是一个古老的金属，又是一个具有应用前景的现代工程材料。铜合金具有优良的导电性、导热性、成形性及塑性;具有很好的耐蚀性能。这些特点是其它材料所不能同时具备的。因此，铜合金广泛应用于电力、电工、矿山、冶金业及机械制造业等，特别是对同时要求耐磨性、耐蚀性、导热或导
