QBe1.9合金表面Ti/N改性層制備及其摩擦學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間:2020-12-04 12:05
QBe1.9合金是一種典型的鈹銅合金,具有耐蝕、耐疲勞、高彈性極限以及良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性等一系列優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于航空航天、石油化工、電子電器等多種領(lǐng)域。但是QBe1.9合金硬度低、耐磨性差的不足,限制了該合金在摩擦磨損環(huán)境中的應(yīng)用。本文采用雙輝等離子表面合金化和等離子滲氮技術(shù),通過等離子滲Ti及離子氮化(Ti-N)復(fù)合處理和等離子Ti+N共滲兩種工藝,在QBe1.9合金表面制備Ti/N改性層,對(duì)比分析單純滲Ti層、Ti-N復(fù)合滲層及Ti+N共滲合金層的表面形貌、組織結(jié)構(gòu)、成分分布、相結(jié)構(gòu)、電阻率、表面硬度及其與基體結(jié)合強(qiáng)度,并通過納米壓入測(cè)試,研究不同工藝處理后合金層的截面硬度及彈性模量分布。對(duì)不同工藝處理后的QBe1.9合金進(jìn)行摩擦磨損實(shí)驗(yàn),對(duì)比未處理基材,分析其摩擦磨損性能,同時(shí)探討相應(yīng)的摩擦學(xué)機(jī)理。研究結(jié)果表明:(1)采用雙輝等離子表面冶金技術(shù)首先在QBe1.9合金表面制備滲Ti合金層,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行離子氮化處理后形成Ti-N復(fù)合滲層。復(fù)合滲層厚度約30μm,由TiN、Ti2N、Cu-Ti化合物和BeCu基體相組成。Ti+N共滲合金層厚約15μm,主要包括Ti N和BeCu基體相。...
【文章來源】:太原理工大學(xué)山西省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 銅及銅合金
1.2.1 概述
1.2.2 銅合金的分類
1.2.3 鈹銅合金簡(jiǎn)介
1.3 銅合金性能改善方法
1.3.1 熱處理
1.3.2 表面處理
1.4 雙輝等離子滲金屬技術(shù)
1.4.1 雙輝等離子滲金屬的原理
1.5 課題的提出
1.5.1 選題目的
1.5.2 滲入元素的確定
1.5.3 課題的研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)備
2.1 實(shí)驗(yàn)方法及材料
2.2 雙輝等離子滲Ti實(shí)驗(yàn)
2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與裝置
2.2.2 選擇工藝參數(shù)
2.2.3 操作步驟
2.3 離子氮化實(shí)驗(yàn)
2.4 等離子Ti+N共滲實(shí)驗(yàn)
2.5 合金層表征
2.6 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)
2.6.1 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)
2.6.2 摩擦磨損性能的評(píng)價(jià)
2.6.3 檢測(cè)儀器
第三章 QBe1.9 合金表面等離子Ti-N復(fù)合滲層組織及特性
3.1 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層表面形貌
3.2 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層截面組織與成分
3.3 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層相結(jié)構(gòu)
3.4 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層形成機(jī)理
3.5 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層的結(jié)合強(qiáng)度
3.6 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層電阻率及硬度
3.7 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層的納米壓入分析
3.8 小結(jié)
第四章 QBe1.9 合金表面Ti+N共滲合金層組織及特性
4.1 Ti+N共滲合金層的表面形貌
4.2 Ti+N共滲合金層組織結(jié)構(gòu)
4.3 Ti+N共滲合金層結(jié)合強(qiáng)度
4.4 Ti+N共滲合金層電阻率及硬度
4.5 Ti+N共滲合金層的納米壓入分析
4.6 小結(jié)
第五章 不同工藝制備Ti-N改性層的摩擦磨損性能
5.1 載荷為 5N時(shí)的摩擦學(xué)性能
5.1.1 摩擦系數(shù)
5.1.2 磨痕形貌
5.1.2.1 QBe1.9 基材的磨痕形貌
5.1.2.2 滲Ti改性層的磨痕形貌
5.1.2.3 Ti-N復(fù)合滲改性層的磨痕形貌
5.1.2.4 Ti+N共滲改性層的磨痕形貌
5.1.3 三維磨痕形貌及比磨損率
5.2 載荷為 10N時(shí)的摩擦學(xué)性能
5.2.1 摩擦系數(shù)
5.2.2 磨痕形貌
5.2.2.1 QBe1.9 基材的磨痕形貌
5.2.2.2 滲Ti改性層的磨痕形貌
5.2.2.3 Ti-N復(fù)合滲改性層的磨痕形貌
5.2.2.4 Ti+N共滲改性層的磨痕形貌
5.2.3 三維磨痕形貌及比磨損率
5.3 摩擦磨損機(jī)理分析
5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間發(fā)表的論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鈹青銅的性能研究綜述[J]. 范瑛,譚云,陶萍,豐杰. 材料導(dǎo)報(bào). 2014(S1)
[2]熱噴涂生物陶瓷涂層的研究進(jìn)展[J]. 鄭學(xué)斌,謝有桃. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2013(01)
[3]純銅表面改性工藝研究進(jìn)展[J]. 袁慶龍,梁寧寧. 材料導(dǎo)報(bào). 2012(S2)
[4]離子滲氮技術(shù)簡(jiǎn)介[J]. 陳立奇,何如俊,朱文明. 熱處理技術(shù)與裝備. 2011(03)
[5]鈦合金表面MoS2/TiN復(fù)合涂層的摩擦性能研究[J]. 王利捷,楊軍勝. 表面技術(shù). 2010(02)
[6]鈹銅合金的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 陳樂平,周全. 熱加工工藝. 2009(22)
[7]雙層輝光等離子表面冶金技術(shù)[J]. 徐重,張艷梅,張平則,賀志勇,高原. 熱處理. 2009(01)
[8]離子滲氮技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 胡月娣,趙增爵,沈介國(guó). 熱處理. 2009(01)
[9]純銅基體上激光熔覆Ni60A涂層的試驗(yàn)研究[J]. 田鳳杰,劉偉軍,尚曉峰. 金屬熱處理. 2008(12)
[10]銅合金表面處理技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉金良. 有色金屬加工. 2008(04)
博士論文
[1]金屬表面滲鍍復(fù)合改性層接觸力學(xué)行為探討[D]. 馬永.太原理工大學(xué) 2013
[2]銅合金表面激光復(fù)合耐磨層及界面特性研究[D]. 閆華.華中科技大學(xué) 2010
[3]銅合金表面鑄滲工藝及滲層性能的研究[D]. 楊貴榮.蘭州理工大學(xué) 2006
[4]純銅雙輝等離子滲鈦、鎳表面合金化研究[D]. 袁慶龍.太原理工大學(xué) 2004
碩士論文
[1]冷噴涂過程中硅粒子撞擊銅基板的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊攀.重慶大學(xué) 2015
[2]離子轟擊對(duì)銅—鎳擴(kuò)散的影響[D]. 徐芳君.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[3]提高連鑄機(jī)結(jié)晶器耐磨性Ni-Fe合金單層電鍍技術(shù)的研究[D]. 于金庫(kù).河北師范大學(xué) 2002
[4]純銅雙層輝光離子滲鈦及滲鋁工藝和性能的研究[D]. 張躍飛.太原理工大學(xué) 2002
本文編號(hào):2897578
【文章來源】:太原理工大學(xué)山西省 211工程院校
【文章頁(yè)數(shù)】:84 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【文章目錄】:
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
1.1 研究背景
1.2 銅及銅合金
1.2.1 概述
1.2.2 銅合金的分類
1.2.3 鈹銅合金簡(jiǎn)介
1.3 銅合金性能改善方法
1.3.1 熱處理
1.3.2 表面處理
1.4 雙輝等離子滲金屬技術(shù)
1.4.1 雙輝等離子滲金屬的原理
1.5 課題的提出
1.5.1 選題目的
1.5.2 滲入元素的確定
1.5.3 課題的研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)方法與設(shè)備
2.1 實(shí)驗(yàn)方法及材料
2.2 雙輝等離子滲Ti實(shí)驗(yàn)
2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與裝置
2.2.2 選擇工藝參數(shù)
2.2.3 操作步驟
2.3 離子氮化實(shí)驗(yàn)
2.4 等離子Ti+N共滲實(shí)驗(yàn)
2.5 合金層表征
2.6 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)
2.6.1 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)
2.6.2 摩擦磨損性能的評(píng)價(jià)
2.6.3 檢測(cè)儀器
第三章 QBe1.9 合金表面等離子Ti-N復(fù)合滲層組織及特性
3.1 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層表面形貌
3.2 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層截面組織與成分
3.3 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層相結(jié)構(gòu)
3.4 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層形成機(jī)理
3.5 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層的結(jié)合強(qiáng)度
3.6 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層電阻率及硬度
3.7 滲Ti及Ti-N復(fù)合滲層的納米壓入分析
3.8 小結(jié)
第四章 QBe1.9 合金表面Ti+N共滲合金層組織及特性
4.1 Ti+N共滲合金層的表面形貌
4.2 Ti+N共滲合金層組織結(jié)構(gòu)
4.3 Ti+N共滲合金層結(jié)合強(qiáng)度
4.4 Ti+N共滲合金層電阻率及硬度
4.5 Ti+N共滲合金層的納米壓入分析
4.6 小結(jié)
第五章 不同工藝制備Ti-N改性層的摩擦磨損性能
5.1 載荷為 5N時(shí)的摩擦學(xué)性能
5.1.1 摩擦系數(shù)
5.1.2 磨痕形貌
5.1.2.1 QBe1.9 基材的磨痕形貌
5.1.2.2 滲Ti改性層的磨痕形貌
5.1.2.3 Ti-N復(fù)合滲改性層的磨痕形貌
5.1.2.4 Ti+N共滲改性層的磨痕形貌
5.1.3 三維磨痕形貌及比磨損率
5.2 載荷為 10N時(shí)的摩擦學(xué)性能
5.2.1 摩擦系數(shù)
5.2.2 磨痕形貌
5.2.2.1 QBe1.9 基材的磨痕形貌
5.2.2.2 滲Ti改性層的磨痕形貌
5.2.2.3 Ti-N復(fù)合滲改性層的磨痕形貌
5.2.2.4 Ti+N共滲改性層的磨痕形貌
5.2.3 三維磨痕形貌及比磨損率
5.3 摩擦磨損機(jī)理分析
5.4 小結(jié)
第六章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
碩士期間發(fā)表的論文
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]鈹青銅的性能研究綜述[J]. 范瑛,譚云,陶萍,豐杰. 材料導(dǎo)報(bào). 2014(S1)
[2]熱噴涂生物陶瓷涂層的研究進(jìn)展[J]. 鄭學(xué)斌,謝有桃. 無機(jī)材料學(xué)報(bào). 2013(01)
[3]純銅表面改性工藝研究進(jìn)展[J]. 袁慶龍,梁寧寧. 材料導(dǎo)報(bào). 2012(S2)
[4]離子滲氮技術(shù)簡(jiǎn)介[J]. 陳立奇,何如俊,朱文明. 熱處理技術(shù)與裝備. 2011(03)
[5]鈦合金表面MoS2/TiN復(fù)合涂層的摩擦性能研究[J]. 王利捷,楊軍勝. 表面技術(shù). 2010(02)
[6]鈹銅合金的研究進(jìn)展及應(yīng)用[J]. 陳樂平,周全. 熱加工工藝. 2009(22)
[7]雙層輝光等離子表面冶金技術(shù)[J]. 徐重,張艷梅,張平則,賀志勇,高原. 熱處理. 2009(01)
[8]離子滲氮技術(shù)及其應(yīng)用[J]. 胡月娣,趙增爵,沈介國(guó). 熱處理. 2009(01)
[9]純銅基體上激光熔覆Ni60A涂層的試驗(yàn)研究[J]. 田鳳杰,劉偉軍,尚曉峰. 金屬熱處理. 2008(12)
[10]銅合金表面處理技術(shù)研究進(jìn)展[J]. 劉金良. 有色金屬加工. 2008(04)
博士論文
[1]金屬表面滲鍍復(fù)合改性層接觸力學(xué)行為探討[D]. 馬永.太原理工大學(xué) 2013
[2]銅合金表面激光復(fù)合耐磨層及界面特性研究[D]. 閆華.華中科技大學(xué) 2010
[3]銅合金表面鑄滲工藝及滲層性能的研究[D]. 楊貴榮.蘭州理工大學(xué) 2006
[4]純銅雙輝等離子滲鈦、鎳表面合金化研究[D]. 袁慶龍.太原理工大學(xué) 2004
碩士論文
[1]冷噴涂過程中硅粒子撞擊銅基板的數(shù)值模擬及實(shí)驗(yàn)研究[D]. 楊攀.重慶大學(xué) 2015
[2]離子轟擊對(duì)銅—鎳擴(kuò)散的影響[D]. 徐芳君.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2008
[3]提高連鑄機(jī)結(jié)晶器耐磨性Ni-Fe合金單層電鍍技術(shù)的研究[D]. 于金庫(kù).河北師范大學(xué) 2002
[4]純銅雙層輝光離子滲鈦及滲鋁工藝和性能的研究[D]. 張躍飛.太原理工大學(xué) 2002
本文編號(hào):2897578
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