本文選題：鈦合金　切入點(diǎn)：微弧氧化　出處：《北京理工大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：鈦合金由于比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐熱等良好的綜合性能和結(jié)構(gòu)效益高而被廣泛用于航空領(lǐng)域、航天、船舶、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。但是鈦合金的表面硬度較低、耐磨性較差,特別是鈦合金與其它金屬接觸時(shí)很容易發(fā)生粘著磨損、微動(dòng)磨損,從而發(fā)生接觸腐蝕,這些都嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步應(yīng)用。微弧氧化又稱微等離子氧化,是在Ti、A1、Mg等金屬及其合金的表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜的技術(shù)。利用電化學(xué)方法在該材料的表面產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象,在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)的共同作用下,生成陶瓷膜層。本論文主要研究了硅酸鹽-氟化鈉、磷酸鹽-檸檬酸鈉和磷酸鈉-偏鋁酸鈉復(fù)合體系三種電解液體系的配方優(yōu)化,考察了電解液體系對(duì)微弧氧化膜層的色澤、均勻性、顯微硬度、微觀結(jié)構(gòu)、摩擦學(xué)特性等性能的影響規(guī)律。篩選出最佳的電解液配方和電源輸出工藝參數(shù),在鈦合金表面制備具有一定摩擦學(xué)特性的微弧氧化膜層。主要研究結(jié)果如下:(1)硅酸鹽-氟化鈉體系中制備的微弧氧化膜微觀結(jié)構(gòu)較均勻,隨著終止電壓的逐步增大,膜層表面生成一定厚度的疏松層,膜層與45#鋼圓盤(pán)對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)隨著終止電壓的增大先增大后減小,這與膜層的顯微硬度隨終止電壓的增大先增大后減小的趨勢(shì)是一致的。(2)磷酸鹽-檸檬酸鈉體系中制備的微弧氧化膜微觀結(jié)構(gòu)均勻性較差,微孔呈扁長(zhǎng)結(jié)構(gòu),且分布不均勻,其與45#鋼圓盤(pán)對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)隨著終止電壓的增大先增大后減小,但其平均摩擦系數(shù)較大,在0.35~0.40之間。(3)磷酸鈉-偏鋁酸鈉復(fù)合體系中制備的微弧氧化膜微觀結(jié)構(gòu)非常均勻,隨著終止電壓的逐步增大,由于磷酸鈉-偏鋁酸鈉雙重主鹽的作用,膜層表面微孔分布較均勻,疏松層較薄,膜層與45#鋼圓盤(pán)對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)隨著終止電壓的增大先增大后減小,且其平均摩擦系數(shù)最小,在0.11~0.13之間。(4)三種電解液體系制備的微弧氧化膜層的摩擦系數(shù)均優(yōu)于TC4鈦合金的摩擦學(xué)性能,以膜層與45#鋼圓盤(pán)對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)作為衡量標(biāo)準(zhǔn),磷酸鈉-偏鋁酸鈉復(fù)合體系優(yōu)于硅酸鹽-氟化鈉體系,磷酸鹽-檸檬酸鈉體系制備的膜層的摩擦系數(shù)最大,這與三種電解液體系條件下制備的膜層的顯微硬度順序是一致的。
[Abstract]:Titanium alloys are widely used in aeronautical, aerospace, marine, biomedical and other fields because of their high specific strength, corrosion resistance, heat resistance and high efficiency of structure and structure.However, the surface hardness and wear resistance of titanium alloy are low, especially the adhesion wear and fretting wear are easy to occur when the titanium alloy is in contact with other metals, which seriously restricts its further application.Micro-arc oxidation, also known as micro-plasma oxidation, is a technique for in-situ growth of ceramic films on the surfaces of metals such as TiA1mg and their alloys.The spark discharge phenomenon was produced on the surface of the material by electrochemical method, and the ceramic film was formed under the combined action of thermochemistry, plasma chemistry and electrochemistry.In this paper, the formula optimization of silicate sodium fluoride, phosphate sodium citrate and sodium phosphate sodium aluminate composite electrolyte system was studied, and the color and uniformity of the electrolyte system to the micro-arc oxide film were investigated.Effects of microhardness, microstructure, tribological properties and so on.The optimum electrolyte formula and power output process parameters were selected, and the micro-arc oxide film with certain tribological properties was prepared on the surface of titanium alloy.The main results are as follows: (1) the microstructure of the micro-arc oxide films prepared in the silicate-sodium fluoride system is more uniform, and with the increasing of the termination voltage, a certain thickness of loose layer is formed on the surface of the film.The friction coefficient increases first and then decreases with the increase of the stop voltage when the film layer is grinded against the 4x4 steel disc.This is consistent with the trend that the microhardness of the film increases first with the increase of the terminal voltage and then decreases. The microstructures of the micro-arc oxide films prepared in the phosphate-sodium citrate system are poor in homogeneity, and the micropores are flat and long, and the distribution is not uniform.The friction coefficient increases first and then decreases with the increase of the termination voltage, but its average friction coefficient is larger, and the microstructure of the micro-arc oxide film prepared in the composite system of 0.35 ~ 0.40% sodium phosphate and sodium metaluminate is very uniform.With the increasing of the termination voltage, due to the action of sodium phosphate and sodium aluminate, the distribution of micropores on the surface of the film is more uniform, and the loose layer is thinner.The friction coefficient increases first and then decreases with the increase of the termination voltage, and the average friction coefficient is the smallest.The friction coefficient of the three electrolyte systems was better than that of TC4 titanium alloy. The friction coefficient between the film and the 4steel disc was taken as the criterion.The composite system of sodium phosphate and sodium aluminate is superior to the system of silicate and sodium fluoride, and the friction coefficient of the film prepared by phosphate-sodium citrate system is the largest, which is consistent with the order of microhardness of the film prepared under three electrolyte systems.
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4

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