本文關(guān)鍵詞：鍍鈦鈹青銅互擴(kuò)散層表征與鈦濃度分布計(jì)算機(jī)模擬

  更多相關(guān)文章： 鈹青銅 鍍鈦 熱擴(kuò)滲 Ti濃度分布 計(jì)算機(jī)模擬

【摘要】：本文針對(duì)鈹青銅合金(QBe2.0)耐磨性差的問題,采用磁控濺射鍍鈦后高溫?zé)釘U(kuò)滲處理的方法制備了表面改性層,并采用光學(xué)顯微鏡、掃描電子顯微鏡對(duì)鍍Ti膜和改性層的表面及截面形貌進(jìn)行了觀察,采用能譜儀分析了元素分布,用X射線衍射法對(duì)相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,采取顯微硬度測(cè)試和摩擦磨損試驗(yàn)對(duì)改性層的性能進(jìn)行了表征與分析,并建立擴(kuò)散模型,完成了鈦濃度分布依不同實(shí)驗(yàn)參數(shù)變化的解析及數(shù)值模擬。使用磁控濺射方法可以制備出表面平整、致密,膜層厚度均勻,質(zhì)量較高的Ti膜。鍍Ti膜的成分為α-Ti,且在(002)晶面出現(xiàn)了擇優(yōu)生長(zhǎng)。經(jīng)熱擴(kuò)滲處理后的試樣表面獲得了主要相組成為Cu Ti2、Cu4Ti3、Cu3Ti2、Cu3Ti、Be3Ti2Cu的改性層。改性層表面質(zhì)量良好,隨著時(shí)間的增加和溫度的升高,改性層中各組分含量呈現(xiàn)規(guī)律性變化。改性層的厚度隨溫度升高呈上升趨勢(shì),但是不與熱擴(kuò)滲時(shí)間正相關(guān)。Cu-Ti化合物組成的改性層明顯提高了試樣表面硬度,鍍Ti膜厚度5.84μm的鈹青銅合金經(jīng)700℃熱擴(kuò)滲6h后,表面硬度達(dá)到了751HV0.010,摩擦系數(shù)和磨損率大幅降低。經(jīng)改性后主要的改性層磨損機(jī)制以氧化磨損為主。對(duì)熱擴(kuò)滲處理后的試樣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)工藝時(shí)效試驗(yàn),改性層成分及硬度沒有明顯變化,基體層硬度由100 HV0.010左右提高到300 HV0.010以上。對(duì)鍍Ti鈹青銅在650℃、700℃、750℃三個(gè)溫度下熱擴(kuò)散不同時(shí)間的Ti濃度分布建立物理模型,求解出數(shù)學(xué)解析解,并給出數(shù)值結(jié)果。將數(shù)值結(jié)果與5組實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,證實(shí)模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合度較高。
【關(guān)鍵詞】：鈹青銅 鍍鈦 熱擴(kuò)滲 Ti濃度分布 計(jì)算機(jī)模擬
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.453
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 研究背景9
• 1.2 銅及銅合金表面改性研究進(jìn)展9-10
• 1.3 Cu-Ti二元相圖及其金屬間化合物10-14
• 1.4 閉合場(chǎng)非平衡磁控濺射離子鍍膜技術(shù)14-16
• 1.5 研究目的及研究?jī)?nèi)容16-17
• 1.5.1 研究目的及意義16
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容16-17
• 第2章 試驗(yàn)材料與方法17-24
• 2.1 試驗(yàn)材料17
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備17-19
• 2.3 試驗(yàn)工藝方案19-21
• 2.3.1 磁控濺射工藝19-20
• 2.3.2 鍍Ti膜的熱擴(kuò)滲工藝20
• 2.3.3 時(shí)效處理工藝20-21
• 2.4 鍍滲改性層組織結(jié)構(gòu)分析21-22
• 2.4.1 改性層組織觀察21
• 2.4.2 改性層相結(jié)構(gòu)分析21-22
• 2.4.3 滲入元素成分分析22
• 2.5 鍍滲改性層力學(xué)性能測(cè)試22-24
• 2.5.1 顯微硬度測(cè)試22
• 2.5.2 摩擦學(xué)性能測(cè)試22-24
• 第3章 鍍鈦鈹青銅Ti/Cu互擴(kuò)散層組織結(jié)構(gòu)研究24-50
• 3.1 鈹青銅表面磁控濺射鍍鈦膜的組織結(jié)構(gòu)24-26
• 3.1.1 鍍鈦膜表面形貌觀察24
• 3.1.2 鍍鈦膜的相結(jié)構(gòu)分析24-25
• 3.1.3 鈹青銅與鍍鈦膜之間界面形貌25-26
• 3.2 工藝參數(shù)對(duì)互擴(kuò)散層厚度及組織結(jié)構(gòu)影響26-47
• 3.2.1 時(shí)間對(duì)互擴(kuò)散層厚度及組織結(jié)構(gòu)影響27-38
• 3.2.2 溫度對(duì)互擴(kuò)散層厚度與組織結(jié)構(gòu)影響38-47
• 3.3 時(shí)效對(duì)互擴(kuò)散層厚度及組織結(jié)構(gòu)的影響47-49
• 3.3.1 時(shí)效對(duì)互擴(kuò)散層表面相結(jié)構(gòu)影響47-48
• 3.3.2 時(shí)效對(duì)互擴(kuò)散層形貌及厚度影響48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第4章 鍍鈦鈹青銅Ti/Cu互擴(kuò)散層性能研究50-63
• 4.1 熱擴(kuò)散與時(shí)效對(duì)表面硬度影響50-54
• 4.1.1 熱擴(kuò)散時(shí)間對(duì)表面硬度影響50-51
• 4.1.2 熱擴(kuò)散溫度對(duì)表面硬度影響51-53
• 4.1.3 時(shí)效對(duì)表面硬度影響53-54
• 4.2 互擴(kuò)散層中顯微硬度分布54-55
• 4.3 互擴(kuò)散層摩擦磨損性能55-62
• 4.3.1 熱擴(kuò)散時(shí)間對(duì)摩擦磨損性能的影響55-58
• 4.3.2 熱擴(kuò)散溫度對(duì)摩擦磨損性能的影響58-62
• 4.4 本章小結(jié)62-63
• 第5章 鍍鈦鈹青銅Ti/Cu互擴(kuò)散過程中Ti濃度分布 計(jì)算機(jī)模擬63-75
• 5.1 Ti/Cu互擴(kuò)散物理模型與擴(kuò)散方程的通解63-66
• 5.1.1 物理模型63-64
• 5.1.2 擴(kuò)散方程及其通解64-66
• 5.2 Ti/Cu互擴(kuò)散過程中Ti濃度分布數(shù)學(xué)模型及其解66-69
• 5.2.1 外固溶層中Ti擴(kuò)散模型66-67
• 5.2.2 反應(yīng)擴(kuò)散層中Ti擴(kuò)散模型67-68
• 5.2.3 內(nèi)固溶層Ti擴(kuò)散模型68-69
• 5.2.4 Ti擴(kuò)散耦合模型及其解69
• 5.3 Ti/Cu互擴(kuò)散過程中Ti濃度分布模擬與驗(yàn)證69-74
• 5.3.1 模擬參數(shù)確定69-70
• 5.3.2 不同溫度下Ti濃度分布動(dòng)力學(xué)模擬70-71
• 5.3.3 仿真結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比71-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論75-77
• 參考文獻(xiàn)77-84
• 致謝84

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 石子源,丁志敏;純銅的表面彌散硬化及其性能[J];大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);1998年01期

2 張臨財(cái);張滿;郭嘯棟;孫巧艷;肖林;孫軍;劉力;宋振亞;;Ti-2.5Cu合金應(yīng)力時(shí)效析出行為及其力學(xué)性能研究[J];稀有金屬材料與工程;2014年08期

，

本文編號(hào)：1135096