為了解決鈦合金高溫服役條件下的氧化問(wèn)題,采用微弧氧化技術(shù)在Ti6Al4V表面原位生長(zhǎng)ZrO2/TiO2復(fù)合陶瓷膜。通過(guò)在兩種鋯鹽體系中優(yōu)化電解液組成,正交試驗(yàn)優(yōu)化電參數(shù),優(yōu)選出復(fù)合陶瓷膜最佳制備參數(shù)。采用XRD、SEM、EDS等分析手段表征膜層的相組成、微觀形貌、元素分布,研究了不同溫度下的氧化行為及其氧化機(jī)理。Zr-1、Zr-2兩種電解液體系的相組成規(guī)律和生長(zhǎng)特性研究結(jié)果表明二者的共性特點(diǎn)是:電壓影響膜層的相組成、生長(zhǎng)速率和晶化程度;在一定范圍內(nèi)增加鋯鹽濃度可以提高膜層中的Zr含量;膜層的生長(zhǎng)呈先快后慢后趨于平穩(wěn),且隨時(shí)間的增加膜層表面的Zr含量減少,Ti含量相對(duì)增多。不同之處是:Zr-1膜層由ZrO2和ZrTiO4組成,Zr含量較多而Ti較少,膜層主要由來(lái)自電解液的元素向內(nèi)生長(zhǎng)構(gòu)建,膜層疏松多孔,和基體結(jié)合較差;Zr-2膜層由Zr O2、TiO2和ZrTiO4組成,Ti和Zr含量相當(dāng),由來(lái)自電解液的元素向內(nèi)生長(zhǎng)和基體元素向外生長(zhǎng)共同參與構(gòu)建,結(jié)構(gòu)致密,與基體結(jié)合良好。通過(guò)正交試驗(yàn)優(yōu)化了制備膜層的電參數(shù),通過(guò)500℃高溫氧化實(shí)驗(yàn)考察了膜層厚度對(duì)基體抗氧化性能的影響,結(jié)果表明:微弧氧化... 

【文章來(lái)源】：長(zhǎng)安大學(xué)陜西省 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：80 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題背景及研究意義
    1.2 鈦合金的高溫氧化
        1.2.1 高溫氧化的基本理論
        1.2.2 鈦合金及其高溫氧化
        1.2.3 鈦合金的抗氧化涂層
    1.3 微弧氧化技術(shù)
        1.3.1 微弧氧化基本原理
        1.3.2 微弧氧化的影響因素
    1.4 ZrO_2/MxOy微弧氧化復(fù)合陶瓷層的研究現(xiàn)狀
    1.5 本文的研究目的和研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料及實(shí)驗(yàn)方法
    2.1 實(shí)驗(yàn)用原材料
    2.2 微弧氧化處理
        2.2.1 膜層制備方法
        2.2.2 電解液成分和電參數(shù)的設(shè)計(jì)
    2.3 涂層組織結(jié)構(gòu)分析方法
        2.3.1 膜層厚度測(cè)試
        2.3.2 膜層表面粗糙度測(cè)試
        2.3.3 膜層形貌觀察
        2.3.4 物相分析
    2.4 高溫性能測(cè)試
第三章 鋯酸鹽電解液體系的優(yōu)化
    3.1 Zr(SO_4)_2體系膜層制備與表征
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        3.1.2 膜層的微觀形貌和元素組成
    3.2 (NH_4)_2ZrF_6體系膜層的制備與表征
        3.2.1 實(shí)驗(yàn)過(guò)程
        3.2.2 膜層的微觀形貌和元素組成
    3.3 Zr(SO_4)_2+(NH_4)_2ZrF_6復(fù)合體系膜層的制備與表征
        3.3.1 Zr-1 電解液體系的膜層微觀形貌和相組成
        3.3.2 Zr-2 電解液體系的膜層微觀形貌和相組成
    3.4 本章總結(jié)
第四章 TiO_2/ZrO_2微弧氧化復(fù)合陶瓷層的相組成調(diào)控及生長(zhǎng)規(guī)律研究
    4.1 Zr-1 體系微弧氧化復(fù)合陶瓷層的相組成調(diào)控研究
        4.1.1 微弧氧化時(shí)間對(duì)陶瓷膜的相組成影響
        4.1.2 微弧氧化電壓對(duì)陶瓷膜的相組成影響
        4.1.3 鋯鹽濃度對(duì)陶瓷膜的相組成影響
    4.2 Zr-2 體系膜層的相組成調(diào)控研究
        4.2.1 微弧氧化時(shí)間對(duì)陶瓷膜相組成的影響
        4.2.2 微弧氧化電壓對(duì)陶瓷膜相組成的影響
        4.2.3 電解液濃度對(duì)陶瓷層相組成的影響
    4.3 成膜機(jī)理
    4.4 Zr-1 體系微弧氧化復(fù)合陶瓷層的生長(zhǎng)規(guī)律研究
        4.4.1 Zr-1 體系膜層的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)
        4.4.2 時(shí)間對(duì)Zr-1 膜層微觀形貌的影響
        4.4.3 電壓對(duì)Zr-1 膜層微觀形貌的影響
        4.4.4 鋯鹽濃度對(duì)Zr-1 膜層微觀形貌的影響
    4.5 Zr-2 體系微弧氧化復(fù)合陶瓷層的生長(zhǎng)規(guī)律研究
        4.5.1 Zr-2 體系微弧氧化復(fù)合陶瓷層的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)
        4.5.2 時(shí)間對(duì)Zr-2 膜層微觀形貌的影響
        4.5.3 電壓對(duì)Zr-2 膜層微觀形貌的影響
        4.5.4 鋯鹽濃度對(duì)微弧氧化膜層微觀形貌的影響
        4.5.5 討論
    4.6 本章小結(jié)
第五章 復(fù)合鋯鹽體系電參數(shù)的優(yōu)化
    5.1 正交試驗(yàn)
    5.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析
第六章 TiO_2/ZrO_2復(fù)合陶瓷膜的高溫氧化行為
    6.1 500℃下的高溫氧化行為
        6.1.1 氧化動(dòng)力學(xué)
        6.1.2 高溫氧化后陶瓷膜層的表面形貌
        6.1.3 高溫氧化后的截面形貌
        6.1.4 陶瓷膜高溫氧化過(guò)程分析
    6.2 陶瓷膜的熱震性能
    6.3 陶瓷膜在不同溫度下的高溫氧化行為
        6.3.1 氧化動(dòng)力學(xué)
        6.3.2 陶瓷膜氧化后的形貌
        6.3.3 陶瓷膜氧化機(jī)理
    6.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3245731