本文關(guān)鍵詞：鈦基非晶復(fù)合材料的組織結(jié)構(gòu)及其摩擦學(xué)性能研究　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 非晶復(fù)合材料 摩擦磨損 腐蝕 載荷 環(huán)境

【摘要】：大塊非晶合金具有許多優(yōu)異的性能,如高強(qiáng)度、高硬度、優(yōu)異的軟磁性能等,吸引了國內(nèi)外廣大學(xué)者的廣泛關(guān)注與研究報道。但是由于塑性變形集中形成剪切帶,因此大塊非晶合金加載后幾乎沒有塑性,嚴(yán)重限制了其工程應(yīng)用前景。經(jīng)過長期的研究,科學(xué)家們通過調(diào)節(jié)成分和控制冷卻工藝,得到了一系列兼具大塊非晶合金優(yōu)異性能和良好室溫塑性的非晶復(fù)合材料,使其擁有更廣闊的應(yīng)用前景。本文重點研究了四種新型鈦基內(nèi)生枝晶增韌非晶基復(fù)合材料的顯微組織及其在不同環(huán)境下的摩擦學(xué)性能。文中,通過WKFEI非自耗真空電弧熔煉爐制備了四種不同成分的非晶復(fù)合材料:Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be19,Ti_(52)Zr_(22)V_(10)Cu_4Be_(12),Ti_(56)Zr_(18)V_(10)Cu_4Be_(12)和Ti58Zr16V_(10)Cu_4Be_(12)。之后,采用HVS-_(10)00型維氏硬度計測量了材料的顯微硬度,并采用金相顯微鏡、日本理光D/MAX—RB型X射線衍射儀、JEOL JSM-6390型掃描電鏡等分析儀器測量四種非晶復(fù)合材料的形貌及組織結(jié)構(gòu),并計算非晶復(fù)合材料枝晶相體積分?jǐn)?shù)。同時采用MFT-R_(40)00型往復(fù)摩擦磨損試驗機(jī)研究非晶復(fù)合材料在干燥環(huán)境、去離子水和酸雨中的摩擦磨損性能,重點分析了載荷、摩擦環(huán)境以及枝晶相體積分?jǐn)?shù)對材料摩擦學(xué)性能的影響。得到如下結(jié)論:(1)非晶復(fù)合材料Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be19,Ti_(56)Zr_(18)V_(10)Cu_4Be_(12),Ti_(52)Zr_(22)V_(10)Cu_4Be_(12)和Ti58Zr16V_(10)Cu_4Be_(12)的枝晶相體積分?jǐn)?shù)分別為55%、57%、61%和63%,隨著其樹枝晶體積分?jǐn)?shù)的升高,材料的硬度依次下降,分別為6_(22)、514、4_(22)和_(40)8 HV。(2)在干燥環(huán)境下,Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be19的磨損率隨著載荷增大線性下降,在17 N時達(dá)到最小值2.73×_(10)-4 mm3/(N m)。此外,其他三種鈦基非晶復(fù)合材料的磨損率隨著載荷增大均呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。其中Ti_(52)Zr_(22)V_(10)Cu_4Be_(12)和Ti_(56)Zr_(18)V_(10)Cu_4Be_(12)的磨損率在_(10) N時達(dá)到最小值3.99和2.64×_(10)-4 mm3/(N m)。而Ti58Zr16V_(10)Cu_4Be_(12)的磨損率隨著載荷升高在5N時達(dá)到最小值4.68×_(10)-4 mm3/(N m)。鈦基非晶復(fù)合材料的磨損機(jī)制以磨料磨損和粘著磨損為主。在磨損試驗過程中發(fā)生了氧化。氧化產(chǎn)物主要為Ti O2、Zr O2和Cu2O。(3)在去離子水和酸雨環(huán)境中,四種非晶復(fù)合材料的磨損率隨載荷增大呈現(xiàn)出的規(guī)律與干摩擦?xí)r相同。均為Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be19的磨損率隨著載荷增大線性下降,而其他三種鈦基非晶復(fù)合材料的磨損率隨著載荷增大呈現(xiàn)出先減小后增大的趨勢。表明在摩擦磨損過程中,復(fù)合材料的摩擦磨損主要受到載荷、氧化保護(hù)膜和摩擦熱三種因素的影響,當(dāng)材料的硬度較大時,以載荷的影響為主,當(dāng)材料的硬度較小時,低載荷時以載荷的影響為主,高載荷時以氧化保護(hù)膜和摩擦熱的影響為主。(4)與干摩擦?xí)r的磨損率相比,去離子水環(huán)境下復(fù)合材料的磨損率整體較小,表明去離子水的潤滑作用可以減輕磨損,而酸雨環(huán)境下復(fù)合材料的磨損率整體較大,表明酸雨的腐蝕作用會使磨損增大,腐蝕和磨損之間的協(xié)同作用會加速磨損。在酸雨環(huán)境中,復(fù)合材料的磨損表面上發(fā)生了氧化和腐蝕。其中,氧化產(chǎn)物為Zr O2、Ti O2和Cu2O,腐蝕產(chǎn)物主要為金屬氯化物、金屬碳酸鹽和金屬硫酸鹽。(5)研究表明,Ti_(52)Zr_(22)V_(10)Cu_4Be_(12)和Ti58Zr16V_(10)Cu_4Be_(12)非晶復(fù)合材料比Ti_(40)Zr_(24)V_(12)Cu_5Be19和Ti_(56)Zr_(18)V_(10)Cu_4Be_(12)非晶復(fù)合材料的耐磨性差,但耐腐蝕性能好。表明樹枝晶體積分?jǐn)?shù)的增大會造成材料耐磨性能的降低,但卻有利于提高材料的耐腐蝕性能。
[Abstract]:A series of amorphous composites with high strength , high hardness and excellent soft magnetic properties have attracted extensive attention and research from scholars at home and abroad . The results are as follows : ( 1 ) The microstructure of amorphous composites and their tribological properties in dry environment , deionized water and acid rain are studied by means of the WKFEI non - consumable vacuum arc melting furnace . In addition , the wear rate of other three kinds of Ti - based amorphous composites increased with the increase of load . The wear rate of Ti _ ( 52 ) Zr _ ( 22 ) V _ ( 10 ) Cu _ 4Be _ ( 12 ) and Ti _ ( 56 ) Zr _ ( 18 ) V _ ( 10 ) Cu _ 4Be _ ( 12 ) reached a minimum of 3.99 and 2.64 脳 _ ( 10 ) -4 mm3 / ( N m ) at _ ( 10 ) N . The wear rate of Ti58Zr16V _ ( 10 ) Cu _ 4Be _ ( 12 ) reached a minimum of 4.68 脳 _ ( 10 ) -4 mm3 / ( N m ) with increasing load . The wear mechanism of Ti _ ( 40 ) Zr _ ( 24 ) V _ ( 12 ) Cu _ 5Be19 and Ti _ ( 56 ) Zr _ ( 18 ) V _ ( 10 ) Cu _ 4Be _ ( 12 ) amorphous composites have been investigated .

【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TG139.8;TB33

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1403506