發(fā)布時間：2021-08-11 20:02

　　鈦合金由于其比強度高、耐蝕性好等突出優(yōu)點,在航空航天領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。但是鈦合金硬度低、易粘著磨損的問題制約了鈦合金作為傳動件在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用。通過碳氮共滲表面強化技術(shù)在鈦合金表面制備碳氮共滲層是解決鈦合金硬度低耐磨性差問題的有效途徑。液相等離子體電解技術(shù)（Liquid Plasma Electrolytic Saturation,LPES）作為一種新興的表面處理技術(shù),具有處理效率高、工藝簡單、適用范圍廣等優(yōu)點。本文采用LPES法對TC4鈦合金表面進行稀土催化碳氮共滲處理,研究稀土催化碳氮共滲的原理與工藝,為推動鈦合金材料作為傳動件的應(yīng)用提供技術(shù)基礎(chǔ)。本文完成的主要研究工作及成果如下:1.通過理論計算、仿真分析和實驗研究了LPES法碳氮共滲體系中的溫度,試樣表面和中心溫度的計算值、仿真值和測量值表明輸入電壓是影響LPES法碳氮共滲體系溫度的關(guān)鍵因素,試樣-氣膜-電解液體系溫度的研究結(jié)果對于LPES法碳氮共滲處理電壓的選擇具有指導(dǎo)意義。2.建立了LPES法碳氮共滲的原子擴散模型,研究了滲層中原子濃度的變化,結(jié)果表明原子表面濃度、擴散時間、擴散溫度和擴散激活能均是影響滲層中原子濃度的關(guān)... 

【文章來源】：南京航空航天大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

鈦晶格結(jié)構(gòu)

機身蒙皮、框架、大梁、隔板、鉚釘和主起落架[10]。高溫鈦合金使用溫度由 20 世紀(jì) 50 年代的350℃提高到目前的 600℃，主要用于制造航空發(fā)動機高壓壓氣機輪盤和低壓渦輪葉片等零件[11-12]。600℃以上，蠕變抗力和高溫抗氧化性的急劇下降限制了鈦合金向更高溫度發(fā)展。阻燃鈦合金有效降低了鈦燃燒事故的發(fā)生，滿足了高推重比航空發(fā)動機的需求，應(yīng)用于發(fā)動機、尾噴管、加力燃燒室和矢量噴口[13]。損傷容限鈦合金具有高斷裂韌性和較慢的裂紋擴展速率，由于其突出的強韌性匹配被廣泛用于各類飛機的大型整體框梁類重要承力構(gòu)件[14]。（a）飛機蒙皮 （b）發(fā)動機葉片

（a）核潛艇殼體 （b）船舶上的螺旋槳圖 1.3 鈦合金在船艇領(lǐng)域的應(yīng)用在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域，鈦合金由于密度低和人體良好的親和性被應(yīng)用于人體植入（如圖 1.4 所示）[17-18]。鈦合金作為人體植入常用材料，低密度減輕了人體的負荷量，彈性模量低有利于減少骨頭對植入物的應(yīng)力屏蔽效應(yīng)。鈦合金作為一種生物惰性金屬材料，在人體環(huán)境中有優(yōu)良的耐蝕性，且與人體相容性好，不易產(chǎn)生人體污染和過敏反應(yīng)。目前醫(yī)用鈦合金主要應(yīng)用于硬骨替代和口腔修復(fù)領(lǐng)域。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]鈦表面微弧氧化TiO2/HA復(fù)合層的制備[J]. 王曉琳,張賢琳,馬建威,李寶娥,李海鵬,劉世敏.  河北工業(yè)大學(xué)學(xué)報. 2017(06)
[2]鈦合金表面耐磨處理技術(shù)研究現(xiàn)狀[J]. 張文毓.  全面腐蝕控制. 2017(02)
[3]應(yīng)用拉普拉斯變換和留數(shù)法求解常見非穩(wěn)態(tài)擴散情況下的菲克定律[J]. 丁銳,桂泰江,蔣建明,余海斌.  數(shù)學(xué)的實踐與認識. 2017(01)
[4]鈦及其合金粉末制備技術(shù)在俄羅斯的研究現(xiàn)狀[J]. 李艷春,王陽,宋美慧,張煜,張曉臣.  黑龍江科學(xué). 2016(06)
[5]TC4鈦合金直流液相等離子體法強化層的生長[J]. 閆鵬慶,盧文壯,劉森,潘韓飛,張吳暉,左敦穩(wěn).  中國表面工程. 2015(06)
[6]等離子體電解處理中工件表面溫度計算與測量[J]. 喬寶蓉,黃潔雯,樊新民.  材料熱處理學(xué)報. 2015(07)
[7]溫度對碳熱還原制備TiC、TiN的影響研究[J]. 郭亞琴,白晨光,呂學(xué)偉,王華,鄧青宇,馬世偉.  功能材料. 2013(23)
[8]TC4-DT鈦合金磨削表面特性及其摩擦磨損性能[J]. 胥軍,盧文壯,王晗,朱延松,黃群超,左敦穩(wěn).  航空學(xué)報. 2014(02)
[9]溫度對TC4鈦合金磨損性能和摩擦系數(shù)的影響[J]. 姚小飛,謝發(fā)勤,韓勇,趙國仙,吳向清.  稀有金屬材料與工程. 2012(08)
[10]40Cr鋼液相等離子體電解氮碳共滲層的組織與性能[J]. 楊群,樊新民,黃潔雯.  金屬熱處理. 2012(06)

博士論文
[1]齒輪用TC21-DT鈦合金表面稀土—硼共滲強化及其磨削加工研究[D]. 朱延松.南京航空航天大學(xué) 2015

碩士論文
[1]鋼表面電解液等離子體微弧碳氮共滲層的制備及性能研究[D]. 盛銀瑩.暨南大學(xué) 2016
[2]20CrMnTi液相等離子電解碳氮共滲研究[D]. 郭文廷.南昌航空大學(xué) 2012
[3]中碳鋼液相感應(yīng)碳氮共滲研究[D]. 周凌云.南京理工大學(xué) 2012



本文編號：3336805