發(fā)布時間：2017-04-14 10:22

  本文關(guān)鍵詞：TA15鈦合金固體滲硼工藝及性能的研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鈦合金因具有密度小、比強(qiáng)度高、耐蝕性好、焊接性能優(yōu)異等特性,在航空航天、民生、軍事等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。然而,鈦合金本身存在硬度低、耐磨性較差等缺陷,限制了其進(jìn)一步的使用范圍。鈦合金表面滲硼可使其表面形成硬度極高的硼鈦化合物,從而有效地改善其表面耐磨性。本文選取TA15鈦合金為基材,研究單滲硼和正交優(yōu)化稀土-催滲硼對滲硼層組織及性能的影響。主要結(jié)論如下:(1)研究了未添加稀土單滲硼工藝和不同稀土添加量共滲工藝對滲硼層組織形貌的影響,發(fā)現(xiàn)稀土-硼共滲比單滲硼獲得的滲硼層較厚,且滲硼層均是由硼鈦化物層和過渡層組成,確定了稀土的最好添加量為5%,此時獲得的滲硼層厚度為23.54μm。(2)在稀土氧化物添加量為5%時,研究了不同滲硼保溫時間對共滲滲硼層的影響,確定了最佳的滲硼保溫時間為20h,獲得的共滲層厚度為28.93μm。同時對共滲層的物相構(gòu)成、元素分布、硬度以及耐磨性進(jìn)行了研究,結(jié)果表明共滲滲硼層是由外表層的TiB2和內(nèi)部的TiB兩種硼鈦陶瓷相構(gòu)成;共滲滲硼層的顯微硬度值1850HV0.025~860HV0.025,相對于基體表面提高了4~5倍;共滲滲硼層的摩擦系數(shù)穩(wěn)定于0.2~0.25之間,相對于基體的摩擦系數(shù)0.45降低了近兩倍,這說明稀土催滲固體滲硼使TA15鈦合金基體的耐磨性得到了很大程度的改善。(3)在單因素條件的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了3因素3水平的正交優(yōu)化稀土-硼共滲實驗,確定了最佳固體滲硼劑比例以及最好滲硼工藝,即滲硼加熱溫度為1040℃,滲硼保溫時間為20h,滲硼劑配比為:25%B4C+5%La2O3+70%Si C。優(yōu)化工藝后獲得的共滲層厚度為50.96μm。對優(yōu)化工藝后的共滲層進(jìn)行了物相分析和力學(xué)性能分析,結(jié)果表明共滲層是由TiB和TiB2兩種物相組成;其硬度和摩擦系數(shù)分別為1900HV、0.16,相對于基體有很大程度的提高。(4)根據(jù)熱力學(xué)原理和擴(kuò)散學(xué)原理,探討了TiB和TiB2雙相硼化物的形成及稀土催滲機(jī)制,結(jié)果表明溫度越高,越有利于形成TiB和TiB2化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行;稀土La2O3的加入,降低體系反應(yīng)所需的能量,吸附于基體表面形成活性中心,進(jìn)一步促進(jìn)TiB和TiB2的形成。
【關(guān)鍵詞】：TA15鈦合金 單滲硼 稀土催滲 正交優(yōu)化 顯微硬度 耐磨性
【學(xué)位授予單位】：南昌航空大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG156.87
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 緒論8-20
• 1.1 課題研究的背景與意義8
• 1.2 鈦合金概述8-13
• 1.2.1 鈦合金的性質(zhì)8-9
• 1.2.2 鈦合金的分類9-11
• 1.2.3 TA15鈦合金簡介11
• 1.2.4 鈦合金的應(yīng)用11-12
• 1.2.5 鈦合金在使用中存在的問題12-13
• 1.3 鈦合金表面工程改性技術(shù)13-15
• 1.3.1 離子注入法13-14
• 1.3.2 熱噴涂技術(shù)14
• 1.3.3 激光熔覆技術(shù)14-15
• 1.4 固體滲硼技術(shù)15-19
• 1.4.1 滲硼技術(shù)簡介15-16
• 1.4.2 滲硼的特點16
• 1.4.3 滲硼劑的組成16-18
• 1.4.4 滲硼的工藝18-19
• 1.5 本文主要研究內(nèi)容19-20
• 第2章 實驗原理、材料及研究方法20-28
• 2.1 實驗原理20-22
• 2.1.1 Ti-B系反應(yīng)的二元相圖20-21
• 2.1.2 滲硼的基本原理21-22
• 2.2 實驗材料22-23
• 2.2.1 實驗基材22-23
• 2.2.2 滲硼劑23
• 2.3 實驗所用的設(shè)備與儀器23-24
• 2.4 滲硼的工藝過程24-25
• 2.5 滲硼后組織與性能測試25-28
• 2.5.1 滲硼層厚度測量25-26
• 2.5.2 滲硼層微觀組織觀察與分析26
• 2.5.3 滲硼層顯微硬度測量26-27
• 2.5.4 滲硼層耐磨性實驗27-28
• 第3章 TA15鈦合金表面稀土-硼共滲的研究28-41
• 3.1 引言28-29
• 3.2 稀土催滲對滲硼層組織的影響29-37
• 3.2.1 滲硼層微觀組織形貌29-33
• 3.2.2 滲硼層物相分析33-34
• 3.2.3 滲硼層硼鈦化合物分布及區(qū)域元素分析34-37
• 3.3 稀土-硼共滲滲硼層的力學(xué)性能分析37-40
• 3.3.1 滲硼層的顯微硬度37-38
• 3.3.2 滲硼層耐磨性38-40
• 3.4 本章小結(jié)40-41
• 第4章 正交試驗法優(yōu)化稀土-硼共滲工藝41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 正交試驗工藝方案及結(jié)果分析41-46
• 4.2.1 正交試驗表建立41-43
• 4.2.2 正交試驗數(shù)據(jù)處理與結(jié)果直觀分析43-45
• 4.2.3 各因素對滲硼層厚度及表面顯微硬度影響趨勢圖45-46
• 4.3 最優(yōu)滲硼工藝下滲硼層組織與性能分析46-51
• 4.3.1 滲硼層組織形貌與厚度46
• 4.3.2 滲硼層物相分析46-47
• 4.3.3 滲硼層雙相硼化物形成判據(jù)47-50
• 4.3.4 滲硼層表面顯微硬度分布50-51
• 4.3.5 正交優(yōu)化后滲硼層的耐磨性分析51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第5章 稀土催滲滲硼機(jī)理的探討研究52-55
• 5.1 滲硼層的形成52-54
• 5.2 稀土催滲機(jī)制54-55
• 第6章 結(jié)論55-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 致謝61-62

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本文編號：305803