【摘要】：鈦合金作為目前最重要的結(jié)構(gòu)金屬在汽車工業(yè)、航空航天、醫(yī)療化工以及制造業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用前景。鈦合金密度較小,抗腐蝕能力強,強度大,生物相容性好等諸多優(yōu)點使其成為當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的金屬材料。但是硬度低、耐磨性差是鈦合金的致命弱點,也使得鈦合金應(yīng)用的廣泛性受到了限制。微弧氧化技術(shù)是一種在陽極氧化技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的新型表面改性技術(shù),能夠在鈦合金表面形成與基體呈冶金結(jié)合的陶瓷層,能有效改善鈦合金的耐蝕性、耐磨性及生物相容性。但該技術(shù)受電解液成分、添加劑成分、電參數(shù)以及基體材料等諸多因素影響。本文采用微弧氧化技術(shù)在鈦合金表面制備微弧氧化陶瓷膜,選用基礎(chǔ)電解液成分為氟鋯酸鉀、三乙醇胺、六偏磷酸鈉、氫氧化鈉。采用單一變量原則分別對氟鋯酸鉀和六偏磷酸鈉的含量進行優(yōu)化,得到較為優(yōu)質(zhì)的基礎(chǔ)電解液,并探討分析氟鋯酸鉀和六偏磷酸鈉在微弧氧化過程中的作用機制;然后在優(yōu)化電解液的基礎(chǔ)上,向電解液中添加AlN和TiC納米顆粒,探討這兩種納米顆粒的添加量對膜層各項性能的影響,并選出最優(yōu)的納米顆粒添加劑含量。實驗采用掃描電鏡(SMX)對實驗結(jié)果進行微觀形貌分析,X射線衍射儀(XRD)對實驗結(jié)果進行相組成分析,并利用厚度測試儀以及顯微硬度計測量所得膜層的厚度和硬度,并通過電化學(xué)工作站檢測膜層的耐腐蝕性能,通過摩擦磨損試驗機測定膜層的耐磨性能。實驗結(jié)果表明:電解質(zhì)氟鋯酸鉀影響微弧氧化反應(yīng)的起弧電壓,六偏磷酸鈉對反應(yīng)的電壓沒有影響但能加快反應(yīng)進程,促進反應(yīng)完全,氟鋯酸鉀(K_2ZrF_6)12 g/L,六偏磷酸鈉((NaPO3)_6)為15g/L為最終優(yōu)化結(jié)果;在鈦合金基體表面制得的微弧氧化膜層能夠明顯改善基體的厚度、硬度耐磨性以及耐腐蝕性能等各項力學(xué)性能,納米顆粒添加劑更加增強的微弧氧化膜層的質(zhì)量,其中AlN顆粒6g/L時得到的膜層具有最好的耐腐蝕性,TiC顆粒4g/L時得到的膜層具有最好的耐磨性。
【圖文】：

摩擦磨損試驗機原理

為 465V、450V、450V、450V、350V。此時的氧化在試樣表面形成的彩藍色氧化膜被擊穿，稱為電火增加，電火花由弱變強并均勻覆蓋試樣表面，火花被一一擊穿，形成放電通道，在高溫作用下，被擊通道，，形成新的微弧氧化膜層，新膜層隨著電壓升質(zhì)，如此反復(fù)作用，使生成的膜層達到一定的厚度電弧熄滅，熔融狀態(tài)下的膜層隨電弧熄滅而冷卻凝厚度、質(zhì)地均勻的微弧氧化膜層。最后，不同氟鋯酸L、12g/L、16g/L、20g/L）的微弧氧化最終電壓為 5 V。變化圖及實驗現(xiàn)象記錄可知，當(dāng)不添加氟鋯酸鉀時氧化，僅是發(fā)生陽極氧化過程，生成彩藍色氧化膜峰值電壓依次降低，其中當(dāng)濃度為 12g/L 時，達到
【學(xué)位授予單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.453

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