本文關(guān)鍵詞：TC4鈦合金表面復(fù)合涂層的研究

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【摘要】：鈦合金具有比強(qiáng)度高、中溫性能穩(wěn)定、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn)而成為航空航天的重要結(jié)構(gòu)材料,但鈦合金硬度低、摩擦系數(shù)大,易發(fā)生嚴(yán)重的粘著磨損和氧化磨損,極大地影響了鈦合金結(jié)構(gòu)的安全性和可靠性。本課題采用熱浸鍍鋁和微弧氧化相結(jié)合的表面處理技術(shù),在鈦合金表面得到致密的復(fù)合膜層,研究處理前后鈦合金表面的硬度、耐磨性和耐蝕性的差異。本課題包括兩部分:第一部分在鈦合金表面制得適合進(jìn)行微弧氧化的熱浸鍍鋁層;第二部分在鍍層上完成微弧氧化實(shí)驗(yàn),以及檢測(cè)復(fù)合膜層的性能。在TC4鈦合金上進(jìn)行熱浸鍍實(shí)驗(yàn)時(shí),采用單一變量控制法,分別研究熱浸鍍溫度、熱浸鍍時(shí)間、熱擴(kuò)散時(shí)間對(duì)膜層厚度和質(zhì)量的影響規(guī)律。實(shí)驗(yàn)表明,熱浸鍍溫度為730℃,熱浸鍍時(shí)間為3min,在800℃熱擴(kuò)散溫度下擴(kuò)散3h,可獲得厚度約為120μm,質(zhì)量較佳的熱浸鍍擴(kuò)散層,擴(kuò)散層的主要成分為TiAl_3合金。采用掃描電子顯微鏡觀測(cè)試樣的截面形貌發(fā)現(xiàn),隨著熱浸鍍溫度的升高,熱浸鍍膜層總厚度及表面純鋁層厚度不斷地減小,而合金層厚度不斷增加;熱浸鍍時(shí)間在90s~300s時(shí),膜層合金層厚度隨熱浸鍍時(shí)間的延長(zhǎng)而增大,膜層總厚度和表面的純鋁層厚度在不斷地減小;730℃熱浸180s的鍍層,在800℃下熱擴(kuò)散180min后,純鋁層幾乎完全消失,鍍層轉(zhuǎn)變?yōu)橐訲iAl_3為主要相成分的擴(kuò)散層。采用硅酸鹽體系電解液對(duì)擴(kuò)散層進(jìn)行不同時(shí)間的微弧氧化處理,其表面形貌與TiAl合金經(jīng)微弧氧化處理后的形貌相似,擴(kuò)散層經(jīng)微弧氧化處理30min后,膜層表面出現(xiàn)TiAl_2O_5相,陶瓷層的厚度隨氧化時(shí)間的延長(zhǎng)而增大,顯微硬度明顯高于擴(kuò)散層的硬度,最大硬度可達(dá)870Hv;耐磨性隨氧化時(shí)間的增長(zhǎng)量先增強(qiáng)后減弱,最小摩擦系數(shù)降為0.25;膜層耐蝕性隨氧化時(shí)間的延長(zhǎng)先增強(qiáng)后減弱,最小腐蝕電位為-0.51v,微弧氧化處理時(shí)間為30min時(shí),膜層的耐磨性和耐蝕性最佳。
【關(guān)鍵詞】：TC4鈦合金 熱浸鍍鋁 微弧氧化 復(fù)合膜層
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 鈦合金的性質(zhì)及應(yīng)用12-13
• 1.1.1 鈦合金的性質(zhì)12
• 1.1.2 鈦合金的應(yīng)用12-13
• 1.2 鈦合金的表面改性技術(shù)13-15
• 1.3 鈦合金熱浸鍍鋁表面處理技術(shù)15-19
• 1.3.1 熱浸鍍鋁技術(shù)簡(jiǎn)介15
• 1.3.2 鈦合金熱浸鍍鋁的成膜機(jī)理15-16
• 1.3.3 熱浸鍍鋁成膜的影響因素16-17
• 1.3.4 鈦合金熱浸鍍鋁的研究現(xiàn)狀17-19
• 1.4 鈦鋁合金微弧氧化表面處理技術(shù)19-22
• 1.4.1 鈦鋁合金微弧氧化技術(shù)19-20
• 1.4.2 鈦鋁合金微弧氧化的研究現(xiàn)狀20-21
• 1.4.3 TiAl合金微弧氧化的現(xiàn)有難題21-22
• 1.5 復(fù)合處理技術(shù)發(fā)展22
• 1.6 研究目的及研究?jī)?nèi)容22-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及研究方法24-32
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料24
• 2.2 熱浸鋁實(shí)驗(yàn)24-27
• 2.2.1 熱浸鍍鋁設(shè)備25
• 2.2.2 工藝參數(shù)的選擇25-26
• 2.2.3 熱浸鋁的工藝流程26-27
• 2.3 微弧氧化實(shí)驗(yàn)27-28
• 2.3.1 微弧氧化設(shè)備27
• 2.3.2 工藝參數(shù)的選擇27-28
• 2.3.3 微弧氧化工藝流程28
• 2.4 分析測(cè)試方法28-32
• 2.4.1 膜層厚度的測(cè)定28
• 2.4.2 膜層顯微組織及相成分的分析28
• 2.4.3 膜層顯微硬度的測(cè)試28-29
• 2.4.4 膜層耐磨性能的測(cè)試29
• 2.4.5 膜層耐蝕性的測(cè)試29-32
• 第3章 膜層的形貌及影響因素32-44
• 3.1 熱浸鋁層的組織形貌及影響因素32-37
• 3.1.1 熱浸鍍層表面、截面形貌及相成分32-33
• 3.1.2 熱浸鍍溫度對(duì)鍍層厚度的影響33-36
• 3.1.3 熱浸鍍時(shí)間對(duì)鍍層厚度的影響36-37
• 3.2 熱擴(kuò)散時(shí)間對(duì)鍍層的影響37-40
• 3.2.1 熱擴(kuò)散時(shí)間對(duì)鍍層表面形貌的影響37-38
• 3.2.2 熱擴(kuò)散時(shí)間對(duì)鍍層截面形貌的影響38-39
• 3.2.3 利于微弧氧化的擴(kuò)散層39-40
• 3.3 微弧氧化對(duì)擴(kuò)散層的影響40-43
• 3.3.1 微弧氧化時(shí)間對(duì)擴(kuò)散層表面形貌的影響40-41
• 3.3.2 微弧氧化時(shí)間對(duì)擴(kuò)散層截面的影響41-42
• 3.3.3 微弧氧化時(shí)間對(duì)擴(kuò)散層表面相成分的影響42-43
• 3.3.4 擴(kuò)散層微弧氧化過程分析43
• 3.4 本章小結(jié)43-44
• 第4章 TC4復(fù)合膜層的性能研究44-58
• 4.1 復(fù)合膜層的硬度分析44-47
• 4.1.1 熱擴(kuò)散時(shí)間對(duì)鍍層硬度的影響44-45
• 4.1.2 微弧氧化對(duì)擴(kuò)散層硬度的影響45
• 4.1.3 氧化時(shí)間對(duì)復(fù)合膜硬度的影響45-47
• 4.2 復(fù)合膜層的耐磨性分析47-52
• 4.2.1 復(fù)合膜層與擴(kuò)散層耐磨性的對(duì)比47-49
• 4.2.2 氧化時(shí)間對(duì)復(fù)合膜耐磨性的影響49-52
• 4.3 復(fù)合膜層的耐蝕性分析52-56
• 4.3.1 浸泡腐蝕失重實(shí)驗(yàn)52-53
• 4.3.2 復(fù)合膜層與熱擴(kuò)散膜層的耐腐蝕性53-54
• 4.3.3 氧化時(shí)間對(duì)復(fù)合膜層耐蝕性的影響54-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 結(jié)論58-60
• 參考文獻(xiàn)60-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果66-68
• 致謝68-69

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：849497