本文關(guān)鍵詞：純鈦表面等電位空心陰極輝光放電無氫滲碳的研究

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【摘要】：鈦及其合金是20世紀(jì)中期發(fā)展起來的重要的結(jié)構(gòu)金屬材料。它以其密度低、比強(qiáng)度高、耐蝕性及生物相容性好而被廣泛應(yīng)用。但鈦的表面硬度低,導(dǎo)致其耐磨性差,且容易發(fā)生粘著磨損,并且在還原性酸中容易發(fā)生腐蝕。為了彌補(bǔ)其不足,可采用鈦的表面合金化處理。本實(shí)驗(yàn)采用等電位空心陰極等離子輝光放電技術(shù)對(duì)純鈦TA1進(jìn)行表面改性,以石墨為源極材料,在石墨的源極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上,采用雙層石墨罩體,雙層石墨罩體的外層為碳鋼罩,在最內(nèi)層石墨罩體內(nèi)放置純鈦TA1工件,在純鈦TA1工件上下均勻分布針狀石墨源極,此石墨源極結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于,在低于純鈦TA1相變溫度條件下,對(duì)其進(jìn)行等電位空心陰極等離子輝光放電無氫滲碳時(shí),能保證石墨源極的濺射效率,以及純鈦TA1工件周圍的碳濃度,穩(wěn)定工件周圍的滲碳氛圍,最終在提高純鈦TA1表面物理化學(xué)性能的同時(shí),保證純鈦力學(xué)性能不受損失。本實(shí)驗(yàn)溫度為700℃、750℃和800℃。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,試樣表面形成了一層4.0~8.0μm的合金滲層,合金滲層由Ti C相組成,試樣的最高顯微硬度為1298 HV0.2,為原始試樣的5.43倍。通過靜拉伸試驗(yàn)表明,純鈦表面經(jīng)過等電位空心陰極輝光放電無氫滲碳后,試樣的抗拉強(qiáng)度較原始試樣有所提升,試樣抗拉強(qiáng)度能達(dá)到496.95MPa,與原始的工業(yè)純鈦TA1的抗拉強(qiáng)度366.57 MPa相比提高了近35.6%,伸長(zhǎng)率與原始試樣相比相差不多,但斷面收縮率略有降低。分別利用摩擦磨損試驗(yàn)儀和電化學(xué)工作站分析了試樣的摩擦學(xué)性能和在NaCl、H2SO4和HCl溶液中的耐蝕性能。結(jié)果表明,試樣的減磨性能提高,在3.5%的NaCl溶液中,個(gè)別試樣的腐蝕速度為2.35×10-4 mm/a,只是純鈦TA1基體的1/10;在0.5 mol/L的H2SO4溶液中,個(gè)別試樣的腐蝕速度為1.67×10-3 mm/a,只是純鈦TA1基體的1/20;在0.5 mol/L的HCl中,個(gè)別試樣的腐蝕速度為4.89×10-3 mm/a,只為純鈦TA1基體腐蝕速率的1/63。
【關(guān)鍵詞】：純鈦 等電位空心陰極輝光放電 無氫滲碳 耐磨性 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：北京石油化工學(xué)院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.445
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 金屬材料表面處理技術(shù)的發(fā)展15-16
• 1.2 鈦及其特性16
• 1.3 鈦的應(yīng)用16-19
• 1.3.1 鈦在航空航天中的應(yīng)用16-17
• 1.3.2 鈦在海洋工程中的應(yīng)用17-18
• 1.3.3 鈦在電力、化工和電鍍、電解中的應(yīng)用18
• 1.3.4 鈦在醫(yī)療衛(wèi)生中的應(yīng)用18-19
• 1.3.5 鈦在汽車、建筑、體育和日常生活中的應(yīng)用19
• 1.4 鈦的表面處理方法19-22
• 1.4.1 鈦的表面合金化技術(shù)20-21
• 1.4.2 鈦的表面涂覆技術(shù)21
• 1.4.3 鈦的表面薄膜技術(shù)21-22
• 1.4.4 鈦表面的其他處理技術(shù)22
• 1.5 等電位空心陰極輝光放電無氫滲碳技術(shù)原理22-24
• 1.5.1 等電位空心陰極輝光放電原理23
• 1.5.2 等電位空心陰極輝光放電無氫滲碳技術(shù)23-24
• 1.6 本課題研究的主要內(nèi)容24-25
• 第二章 純鈦表面輝光無氫滲碳及其實(shí)驗(yàn)結(jié)果25-41
• 2.1 純鈦表面等電位空心陰極輝光放電無氫滲碳25-30
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)材料25
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備25-26
• 2.1.3 石墨源極和工件的布置方式26-28
• 2.1.4 工藝參數(shù)的選定及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)28-30
• 2.1.5 輝光放電無氫滲碳的工藝操作過程30
• 2.2 純鈦表面輝光無氫滲碳的實(shí)驗(yàn)結(jié)果30-39
• 2.2.1 無氫滲碳層的表面形貌及截面顯微組織31-33
• 2.2.2 無氫滲碳層的截面成分分析33-34
• 2.2.3 無氫滲碳層的表面相結(jié)構(gòu)分析34-37
• 2.2.4 無氫滲碳層的硬度分析37-39
• 2.3 本章總結(jié)39-41
• 第三章 工業(yè)純鈦無氫滲碳后靜拉伸力學(xué)性能分析41-49
• 3.1 靜拉伸試驗(yàn)41-43
• 3.1.1 靜拉伸試驗(yàn)設(shè)備41-42
• 3.1.2 靜拉伸試驗(yàn)材料42
• 3.1.3 試驗(yàn)過程42-43
• 3.2 靜拉伸試驗(yàn)結(jié)果及斷口形貌分析43-48
• 3.2.1 靜拉伸試驗(yàn)結(jié)果及分析43-46
• 3.2.2 靜拉伸試驗(yàn)試樣斷口形貌分析46-48
• 3.3 本章總結(jié)48-49
• 第四章 純鈦等電位輝光無氫滲碳耐磨性能49-55
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備49-50
• 4.2 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析50-54
• 4.3 摩擦原理分析54
• 4.4 本章總結(jié)54-55
• 第五章 純鈦等電位輝光無氫滲碳后耐蝕性研究55-67
• 5.1 電化學(xué)腐蝕設(shè)備及試樣的制備55-56
• 5.1.1 電化學(xué)腐蝕設(shè)備55-56
• 5.1.2 試樣的制備56
• 5.2 電化學(xué)腐蝕極化曲線測(cè)試56-59
• 5.2.1 極化曲線的測(cè)試方法57
• 5.2.2 陽極極化曲線57-58
• 5.2.3 極化曲線的Tafel外推法58-59
• 5.3 試樣在腐蝕液中的極化曲線測(cè)試結(jié)果59-65
• 5.3.1 NaCl溶液中的極化曲線測(cè)試59-60
• 5.3.2 稀硫酸溶液中的極化曲線測(cè)試60-62
• 5.3.3 鹽酸溶液中的極化曲線測(cè)試62-65
• 5.4 純鈦基材與滲碳試樣腐蝕后的表面形貌65-66
• 5.5 本章總結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 主要結(jié)論67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-73
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文73-75
• 致謝75-77
• 導(dǎo)師和作者簡(jiǎn)介77

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9 陳卓s，

本文編號(hào)：1106124