【摘要】：TD3合金作為一種中等鈮含量的Ti_3Al基合金,在航空航天工業(yè)中受到關(guān)注,但TD3合金較差的磨損性能限制了其實際的應用。表面技術(shù)是改善材料耐磨性的的有效方法,用于TD3合金摩擦磨損性能的報道較少。本文用恒流模式微弧氧化設(shè)備對TD3合金進行微弧氧化表面改性處理,用正交試驗對微弧氧化工藝參數(shù),在優(yōu)選工藝參數(shù)條件下分別添加不同濃度氟化鈉、氫氧化鉀及鎢酸鈉制備微弧氧化層。采用掃描電子顯微鏡、能譜儀及X射線衍射儀分析不同工藝條件下微弧氧化膜層的成分、相組成、表面及截面形貌,用渦流測厚儀和粗糙度儀分別測試微弧氧化層的厚度和表面粗糙度,探索電解液對微弧氧化層生長及性能的影響,研究不同微弧氧化層的摩擦磨損性能。采用正交試驗確定優(yōu)選工藝參數(shù)為:硅酸鈉電解液濃度15g/L,氧化時間60min,電流密度12A/dm~2,其他工藝參數(shù)為頻率500Hz,占空比10%。在優(yōu)選工藝參數(shù)條件的微弧氧化層表面主要相為Al_2O_3、SiO_2、TiO_2、Nb_2O_5、Al_2SiO_5以及非晶相。微弧氧化層降低了TD3合金的摩擦系數(shù)與磨損率,磨損機理主要為疲勞磨損與輕微磨粒磨損。隨著氟化鈉添加量的增加,微弧氧化層表面孔隙逐漸減少,致密層越來越均勻且厚度增大,氟化鈉促進TiO_2的形成并產(chǎn)生新相TiF_2。微弧氧化層的平均摩擦系數(shù)與磨損率均逐漸減小。添加3g/L氟化鈉制備的微弧氧化層平均摩擦系數(shù)最小為0.27左右,磨損率為3.37×10~(-7) mm~3/(N·mm),硅酸鈉-氟化鈉電解液中制備的微弧氧化層磨損機理為疲勞磨損與輕微粘著磨損。隨著氫氧化鉀添加量的增加,微弧氧化層厚度逐漸增大,添加氫氧化鉀能夠促進非晶相形成。微弧氧化層的平均摩擦系數(shù)與磨損率均逐漸增加,添加1g/L氫氧化鉀制備的微弧氧化層平均摩擦系數(shù)為0.35,磨損率為3.16×10~(-7) mm~3/(N·mm)。隨著氫氧化鉀添加量的增大,微弧氧化層的磨損機理由疲勞磨損與輕微粘著磨損轉(zhuǎn)變成嚴重的疲勞磨損。隨著鎢酸鈉添加量的增加,致密層的厚度逐漸增大,但鎢酸鈉添加過多導致膜層內(nèi)部存在較多孔隙與缺陷。鎢酸鈉中的WO_4~(2-)形成WO_3,微弧氧化層的平均摩擦系數(shù)與磨損率均表現(xiàn)出先減小后增加的趨勢。添加4g/L鎢酸鈉制備的微弧氧化層平均摩擦系數(shù)為0.33,磨損率最小為2.14×10~(-7)mm~3/(N·mm)。硅酸鈉-鎢酸鈉電解液中制備的微弧氧化層磨損機理為疲勞磨損與輕微粘著磨損。
【圖文】：

金屬間化合物由于其密度較低，比強較高受到研究者的關(guān)注，始對鈦的鋁化物進行開發(fā)研究，70 年代之后，Ti-Al 系金屬間究的重點，是最具發(fā)展?jié)摿Φ母邷睾辖�，對航空、航天有重要間化合物中，主要有 α2- Ti3Al(DO19結(jié)構(gòu))、γ-TiAl(L10結(jié)構(gòu))、間化合物得到廣泛重視和研究[2]。學術(shù)界廣泛接受的 Ti-Al 二元相圖(圖 1-1)中[2]，Ti3Al 被稱為 α22%-39%(原子)Al 的成分范圍內(nèi)穩(wěn)定，為密排六方結(jié)構(gòu)。含 32%(一致無序化，變?yōu)轶w心立方結(jié)構(gòu)的 β 相。含 25%(原子)Al 的 αi3Al 在高溫下具有 α2+β 兩相，因此提高了 Ti3Al 的強度并使 T10]。Ti3Al 相的脆-塑性轉(zhuǎn)變溫度大概為 600℃，有序和無序轉(zhuǎn)11]。

圖 2-1 微弧氧化裝置示意圖1-電源；2-試樣；3-攪拌系統(tǒng)；4-電解槽；5-冷卻槽；6-絕緣板Fig. 2-1 Schematic of the equipment for MAO treatment-power；2-sample；3-stirrer；4-electrolyzer；5-cooling unit；6-insulating pl
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TG174.4;TG146.23;V252.2

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本文編號：2657515