本文關(guān)鍵詞：Ti-6Al-4V表面Ti（C、N）復合膜的液相等離子體制備工藝研究

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【摘要】：本文以Ti-6Al-4V為研究對象,分別在直流電源和脈沖電源條件下利用液相等離子體的方法在基體表面制備一層含有C、N元素的表面復合膜,并在此基礎上利用脈沖電源在基體表面制備一層含有C、N、Ca、P等多元素復合膜。系統(tǒng)研究了表面復合膜的制備工藝,用掃描電鏡(SEM)觀察了試樣的表面和截面形貌,用能譜儀(EDS)和X射線衍射儀對試樣的元素組成和相組成進行了分析。用顯微硬度儀檢測了試樣截面的硬度,通過往復摩擦初步研究了試樣表面的摩擦性能,運用電化學工作站分析其電化學腐蝕行為。結(jié)果表明：在直流電源條件下,調(diào)節(jié)電壓和處理時間可以在Ti-6Al-4V表面制備含有C、N元素的表面復合膜。在220V電壓條件下處理20min可以獲得厚度超過100μm的表面強化區(qū),最高硬度可以達到1362HV0.05。通過往復摩擦和電化學測試可以得出經(jīng)過處理的試樣耐磨性能和耐腐蝕性能均有所提高。在脈沖電源條件下,調(diào)節(jié)脈沖頻率在2000Hz,占空比為60%時,在300V脈沖電壓下處理20min,可以在Ti-6Al-4V表面制備一層含有C、N元素的表面復合膜。試樣截面硬度值可以達到840HV0.05,表面硬化層厚度達到120μm。截面硬度和表面摩擦性能測試說明經(jīng)過處理試樣表面耐磨性能有所提高,電化學測試說明試樣短時間表面處理后耐腐蝕性能得到提升。配置的Ca(NO3)2-Na3PO4和甲酰胺-水的多種物質(zhì)混合溶液中,經(jīng)過液相等離子體的方法,在Ti-6Al-4V表面制備了一層含有Ca-P鹽的復合膜,實現(xiàn)了鈦合金表面C、N、Ca、P元素的同時復合。鈣元素以磷酸鈣鹽和鈦酸鈣形式存在；磷元素以磷酸鈣形式存在；碳氮元素以碳氮化鈦形式存在。面掃描結(jié)果顯示各元素在整個試樣表面分布較為均勻,電化學測試結(jié)果表明處理后的試樣表面腐蝕速率降低了。
【關(guān)鍵詞】：Ti-6Al-4V 等離子體 硬度 摩擦性能 耐蝕性能
【學位授予單位】：南京理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 緒論9-15
• 1.1 鈦合金表面改性技術(shù)簡介9-11
• 1.1.1 鈦合金簡介9-10
• 1.1.2 鈦合金表常見表面改性方法10-11
• 1.2 液相等離子體電解技術(shù)簡介11
• 1.3 液相等離子電解技術(shù)在鈦及鈦合金表面改性的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本課題研究目的與內(nèi)容13-15
• 2 實驗研究方法15-18
• 2.1 實驗材料及實驗設備15-16
• 2.1.1 實驗材料15
• 2.1.2 實驗裝置15-16
• 2.2 分析與測試方法16-18
• 2.2.1 形貌觀察和成分分析16
• 2.2.2 相組成分析16-17
• 2.2.3 顯微硬度測試17
• 2.2.4 耐磨性測試17
• 2.2.5 電化學測試17-18
• 3 直流電源條件下Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜的制備18-36
• 3.1 直流電壓對Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜制備的影響18-28
• 3.1.1 形貌分析18-20
• 3.1.2 EDS能譜分析20-23
• 3.1.3 物相分析23-25
• 3.1.4 截面硬度分析25-27
• 3.1.5 磨損性能27-28
• 3.1.6 電化學測試28
• 3.2 處理時間對Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜制備的影響28-34
• 3.2.1 形貌分析28-29
• 3.2.2 EDS能譜分析29-31
• 3.2.3 物相分析31-32
• 3.2.4 截面硬度分析32-33
• 3.2.5 磨損性能33-34
• 3.2.6 電化學測試34
• 3.3 導電鹽對Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜制備的影響34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 4 脈沖電源條件下Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜的制備36-55
• 4.1 脈沖電壓對Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜制備的影響36-41
• 4.1.1 形貌分析36-37
• 4.1.2 EDS能譜分析37-39
• 4.1.3 物相分析39-40
• 4.1.4 截面硬度分析40-41
• 4.2 處理時間對Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜制備的影響41-48
• 4.2.1 形貌分析41-43
• 4.2.2 EDS能譜分析43-45
• 4.2.3 物相分析45-47
• 4.2.5 磨損性能47-48
• 4.2.6 耐蝕性能48
• 4.3 占空比對Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜制備的影響48-53
• 4.3.1 形貌分析48-49
• 4.3.2 EDS能譜分析49-51
• 4.3.3 物相分析51-52
• 4.3.4 截面硬度分析52-53
• 4.4 頻率對Ti-6Al-4V表面Ti(C、N)復合膜制備的影響53-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 Ti-6Al-4V表面含有Ca-P元素的復合膜制備55-62
• 5.1 表面形貌55-57
• 5.2 EDS能譜分析57-59
• 5.3 物相分析59-60
• 5.4 電化學測試60-61
• 5.5 本章小結(jié)61-62
• 結(jié)論62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻64-66

【參考文獻】

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本文編號：618419