本文關鍵詞：超聲輔助TC4合金微弧氧化涂層的制備與性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：鈦合金憑借其良好的耐蝕性能、較高的比強度和較小的密度,而被選用為油氣井材質(zhì),尤其作為油套管使用時,對H2S、CO2、Cl-腐蝕具有很好的抵抗能力。然而,鈦合金表面承載能力低、耐磨能力差,影響其使用過程的安全性和耐久性。用各種表面工程技術改善鈦合金的耐磨性和耐蝕性是研究的重點,采用微弧氧化技術通過在鈦合金表面原位生長一層涂層以提高其耐磨性能得到了大量研究。但是,微弧氧化中后期涂層的生長質(zhì)量差等問題直接影響了該技術的實際應用。針對上述問題,本文提出在微弧氧化過程中引入超聲外場輔助的思路。然而,在微弧氧化電解液中陶瓷膜對反應離子的吸附有選擇性,因此,本文主要研究了TC4鈦合金在NaAlO2、(NaPO3)6兩種不同的電解液體系中超聲波對微弧氧化過程中電壓-時間變化曲線、涂層厚度、表面形貌、相組成的影響,對比了有無超聲輔助微弧氧化制備的涂層耐蝕性和耐磨性的變化。主要研究結(jié)果如下:(1)超聲引入以后,其空化效應,使得放電擊穿變得容易,試樣表面放電通道增加,涂層表面呈現(xiàn)出更多的微孔形貌特征。同時,超聲的聲流效應強化了電解液的攪拌作用,提高了等離子化學氧化、熱化學氧化、電化學氧化等反應的有效離子濃度,從而有效增加了涂層厚度,微弧氧化處理15 min時,在NaAlO2和(NaPO3)6體系下,厚度分別增加了34%和15%。(2)不同電解液下,經(jīng)微弧氧化處理可制備不同相組成的涂層,隨著處理時間的延長,主要相的峰強度增加,且引入超聲輔助后,未改變涂層相組成種類。在NaAlO2體系中,主要相為Al2TiO5;在(NaPO3)6體系中,主要相是TiO2(金紅石相和銳鈦礦相),還有部分的AlPO4相。(3)在飽和油田模擬液中,分別研究了兩種不同電解液體系中有無超聲輔助制備的微弧氧化涂層的耐腐蝕性能。結(jié)果表明,不同電解液體系中,超聲對涂層耐蝕性能的影響存在差異。在NaAlO2體系下,超聲引入時間較短時,對涂層的耐腐蝕性能的影響較小;處理時間較長時,自腐蝕電流提高了一個數(shù)量級,耐腐蝕性能得到明顯改善。在(NaPO3)6體系中,超聲輔助對涂層耐蝕性的影響不明顯,各涂層的自腐蝕電流處于同一數(shù)量級。(4)在10 N載荷和Si3N4陶瓷球配副下,分別研究了兩種電解液中處理15 min時微弧氧化涂層的耐磨性能。結(jié)果表明,超聲的引入一定程度上減弱了涂層的耐磨性能,但未改變涂層的磨損機制。在NaAlO2體系中制備的涂層,與Si3N4陶瓷球?qū)δr,涂層都被磨穿,超聲輔助制備的涂層失重較多,磨痕較寬。兩者的磨損機制以磨粒磨損為主,疲勞磨損為輔。在(NaPO3)6體系下,涂層都未被磨穿,整體表現(xiàn)出較好的耐磨性,但超聲輔助制備的涂層的磨損失重嚴重,涂層剝落或斷裂較明顯。磨損機制以疲勞磨損為主,磨粒磨損為輔。
【關鍵詞】：TC4合金 微弧氧化 超聲輔助 飽和油田模擬液 耐蝕性 耐磨性
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 符號說明10-11
• 第一章 緒論11-21
• 1.1 油套管及表面防護概述11-15
• 1.1.1 油套管簡介11-12
• 1.1.2 油套管的發(fā)展現(xiàn)狀12-13
• 1.1.3 鈦及鈦合金油氣井的應用現(xiàn)狀13-14
• 1.1.4 鈦及鈦合金的表面強化技術14-15
• 1.2 微弧氧化技術簡介15-17
• 1.2.1 微弧氧化技術機理與影響因素15-16
• 1.2.2 TC4鈦合金微弧氧化16-17
• 1.3 外場輔助表面處理概述17-19
• 1.3.1 電磁場輔助17
• 1.3.2 機械能輔助17-18
• 1.3.3 超聲輔助~[64]18-19
• 1.4 選題及研究內(nèi)容19-21
• 第二章 實驗材料及研究內(nèi)容21-25
• 2.1 實驗材料21
• 2.2 微弧氧化工藝參數(shù)21-22
• 2.2.1 實驗設備21-22
• 2.2.2 工藝設計22
• 2.3 涂層的表征與性能檢測22-25
• 2.3.1 渦流測厚儀22-23
• 2.3.2 掃描電鏡（SEM）23
• 2.3.3 XRD分析23
• 2.3.4 摩擦磨損性能測試23-24
• 2.3.5 耐腐蝕性能測試24-25
• 第三章 超聲輔助對微弧氧化涂層形貌與結(jié)構(gòu)的影響25-39
• 3.1 超聲輔助對NaAlO_2體系微弧氧化涂層形貌與結(jié)構(gòu)的影響25-31
• 3.1.1 超聲輔助對微弧氧化電壓-時間關系的影響25-26
• 3.1.2 超聲輔助對微弧氧化涂層厚度的影響26-27
• 3.1.3 超聲輔助對微弧氧化涂層表面形貌的影響27-29
• 3.1.4 超聲輔助對涂層相組成的影響29-31
• 3.2 超聲輔助對(NaPO_3)_6 體系微弧氧化涂層形貌與結(jié)構(gòu)的影響31-37
• 3.2.1 超聲輔助對微弧氧化電壓-時間關系的影響31-33
• 3.2.2 超聲輔助對微弧氧化涂層厚度的影響33-34
• 3.2.3 超聲輔助對微弧氧化涂層表面形貌的影響34-35
• 3.2.4 超聲輔助對涂層相組成的影響35-37
• 3.3 本章小結(jié)37-39
• 第四章 超聲輔助對微弧氧化涂層性能的影響39-51
• 4.1 超聲輔助對微弧氧化涂層耐蝕性能的影響39-43
• 4.1.1 超聲輔助對NaAlO_2體系微弧氧化涂層耐蝕性能的影響39-41
• 4.1.2 超聲輔助對(NaPO_3)_6 體系微弧氧化涂層耐蝕性能的影響41-42
• 4.1.3 微弧氧化涂層的耐腐蝕性能比較42-43
• 4.2 超聲輔助對微弧氧化涂層耐磨性能的影響43-50
• 4.2.1 超聲輔助對NaAlO_2體系微弧氧化涂層耐磨性能的影響43-46
• 4.2.2 超聲輔助對(NaPO_3)_6 體系微弧氧化涂層耐磨性能的影響46-49
• 4.2.3 微弧氧化涂層的耐磨性能比較49-50
• 4.3 本章小結(jié)50-51
• 第五章 結(jié)論51-53
• 參考文獻53-59
• 致謝59-61
• 攻讀碩士期間發(fā)表的學術論文61

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7 朱e，

本文編號：322991