【摘要】：鈦及鈦合金微弧氧化處理后形成的陶瓷層具有結(jié)合強度高、耐蝕及絕緣等特點,但是在濕態(tài)下微弧氧化陶瓷層的絕緣性降低,影響鈦合金零部件在電偶腐蝕等條件下的使用性能。另一方面,搪瓷涂層不僅抗高溫氧化、耐熱腐蝕,而且絕緣性能優(yōu)異,然而由于與金屬基體的熱膨脹系數(shù)不匹配等原因?qū)е绿麓赏繉釉陂L期服役過程中易出現(xiàn)開裂失效�；诖�,將微弧氧化與搪涂工藝復(fù)合,有望在鈦合金表面獲得綜合性能優(yōu)異的瓷釉復(fù)合層,對提高鈦合金在嚴苛及復(fù)雜工況(高溫、高壓、侵蝕介質(zhì)等)下的使用壽命具有重要的實踐意義。實驗選取ZTi60鈦合金為研究對象,對比研究了其表面的微弧氧化陶瓷層、搪瓷涂層、瓷釉復(fù)合層三種涂層性能的優(yōu)劣,進而探討了微弧氧化陶瓷層微觀結(jié)構(gòu)和搪瓷工藝中的燒結(jié)工藝對瓷釉復(fù)合層性能的影響。此外,利用SEM及XRD研究了瓷釉復(fù)合層及微弧氧化陶瓷層、搪瓷涂層的微觀結(jié)構(gòu)及相組成;采用渦流測厚儀、耐壓測試儀、涂層附著力自動劃痕儀等測試技術(shù)研究了復(fù)合層的厚度、絕緣性能、結(jié)合力。結(jié)果表明:(1)在三種涂層中,微弧氧化陶瓷層與ZTi60鈦合金基體的結(jié)合強度最高,瓷釉復(fù)合層次之,搪瓷涂層最差;就絕緣性能而言,微弧氧化陶瓷層最差,搪瓷涂層次之,瓷釉復(fù)合層的絕緣性能最優(yōu)。(2)ZTi60表面微弧氧化陶瓷層的主要由TiO2相組成,瓷涂層以及瓷釉復(fù)合層的主要物相包含Al2O3、TiO2、SiO2等。(3)隨著微弧氧化過程中脈沖頻率和占空比的增大,瓷釉復(fù)合層與基體的結(jié)合強度呈先增大后減小的變化規(guī)律。進一步研究表明,瓷釉復(fù)合層的結(jié)合強度與微弧氧化陶瓷層的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān);當微弧氧化陶瓷層微孔尺寸略大于釉漿粒子時,瓷釉復(fù)合層表現(xiàn)出更為優(yōu)異的膜基結(jié)合力。優(yōu)選的脈沖頻率為600 Hz,占空比為10%。(4)瓷釉復(fù)合層的絕緣性能隨其厚度的增大而增大,其介電強度隨脈沖頻率的增大而增大,隨占空比的增大而減小。(5)隨著燒結(jié)溫度的升高,瓷釉復(fù)合層與基體的結(jié)合強度先增大后減小,擊穿電壓則保持逐漸增大的變化趨勢;隨著保溫時間的延長,復(fù)合層的結(jié)合強度逐漸減小,但擊穿電壓卻逐漸增大。優(yōu)選的燒結(jié)工藝為燒結(jié)溫度850℃,保溫時間50min。
【學位授予單位】：西安理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4
【圖文】：

圖 2-1 釉料微觀形貌的 SEM 像. 2-1 SEM image of microscopic morphology the復(fù)合層的制備流程瓷涂層的制備流程【5,14,32】，搪瓷涂層和

圖 3-1 不同鈦合金涂層的宏觀照片(a) 微弧氧化陶瓷層，(b)搪瓷涂層，(c)瓷釉復(fù)合層Fig.3-1 The macroscopic photographs of different coatings on Ti alloys(a) MAO coating，(b) enamel coating，(c) composite coating

圖 3-3 不同鈦合金涂層微觀形貌的 SEM 像(a) 微弧氧化陶瓷層，(b)搪瓷涂層，(c)瓷釉復(fù)合層Fig.3-3 SEM images of different coatings on Ti alloys(a) MAO coating，(b) enamel coating，(c) composite coating3.4 三種不同涂層的結(jié)合力

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉偉;李偉洲;楊劍冰;劉會群;;鈦合金搪瓷涂層研究現(xiàn)狀[J];材料導報;2013年03期

2 白清友;劉海萍;畢四富;馬志強;曹立新;屠振密;;船用鈦合金微弧氧化膜的性能及其研究進展[J];中國表面工程;2013年01期

3 趙暉;朱其柱;萬智來;易峗;梁靜;;脈沖占空比對鈦合金微弧氧化膜及電流密度的影響[J];電鍍與精飾;2011年02期

4 饒曉曉;胡樹兵;錢得書;;鈦合金搪瓷涂層的制備與性能研究[J];電鍍與涂飾;2010年01期

5 瞿全炎;邱萬奇;曾德長;劉正義;;劃痕法綜合評定膜基結(jié)合力[J];真空科學與技術(shù)學報;2009年02期

6 王建民;鄭治祥;汪景奇;劉君武;吳玉程;徐光青;呂s

本文編號：2798238