本文關鍵詞：雙陰極等離子沉積TiN涂層的工藝及性能研究

  更多相關文章： 雙陰極等離子滲金屬技術 Ti N 微觀結(jié)構 耐磨性 耐蝕性

【摘要】：鈦合金是航空航天、船舶、醫(yī)藥等領域十分青睞的合金材料,但它也存在耐磨損性能差、高溫抗氧化性不足、易被還原性酸腐蝕等缺點。利用適當?shù)南冗M表面工程方法可以有效地改善鈦合金的表面性能,因此表面改性技術成為了提高鈦合金的摩擦磨損性能和抗氧化性能最經(jīng)濟、最靈活的手段。表面工程技術在國內(nèi)外學者的潛心研究下取得了快速的發(fā)展,制備硬質(zhì)涂層的相關工藝技術不斷豐富和成熟。通過表面改性方法在基體表面沉積硬質(zhì)涂層,可以在保證不改變基體尺寸和形狀的同時,優(yōu)化基體材料的表面性能。TiN涂層硬度高、耐磨性好、生物相容性和導電性良好,是機械工具、航空航天設備、電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械中很受歡迎的涂層材料。因此,通過在普通金屬表面制備TiN硬質(zhì)涂層來改善其表面性能引起了國內(nèi)外學者的高度關注。本文選用雙陰極等離子滲金屬這一表面改性技術來改善鈦合金的相關表面性能,首先在在TC4合金表面進行等離子滲Ti,形成鈦的固溶體過渡層,然后通入氮氣在TC4表面形成TiN反應沉積層,并研究了涂層的微觀組織結(jié)構、耐蝕性能、力學性能和磨損性能。通過掃描電鏡、透射電鏡、X射線能量色散譜和X射線衍射儀來表征涂層的微觀組織結(jié)構,檢測結(jié)果顯示:所制備Ti N涂層表面光滑平整,成分均勻無雜質(zhì)。在3.5%wt.NaCl溶液中對所制備的納米晶TiN涂層和TC4基體進行開路電位、動電位極化、電化學阻抗譜測試,評估涂層的耐蝕性能,實驗結(jié)果表明:TiN涂層相比于鈦合金基體,具有很好的耐腐蝕性能;采用劃痕法和納米壓入技術對涂層的力學行為進行測定,測試結(jié)果表明:納米晶TiN涂層與基體結(jié)合良好,其硬度和彈性模量的比值相比于鈦合金基體明顯提高,表明基體的韌性得到了很好的改善;為了評估涂層的耐磨性,在室溫及500℃高溫條件下對涂層進行了摩擦磨損試驗,實驗結(jié)果表明:在相同實驗條件下,TiN涂層的比磨損率明顯低于TC4基體的比磨損率,TiN涂層的耐磨性明顯優(yōu)于TC4合金。
【關鍵詞】：雙陰極等離子滲金屬技術 Ti N 微觀結(jié)構 耐磨性 耐蝕性
【學位授予單位】：武漢工程大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 研究背景9-10
• 1.2 雙陰極等離子滲金屬技術10-12
• 1.2.1 雙陰極等離子滲金屬的基本原理10-11
• 1.2.2 雙陰極等離子滲金屬的特點11
• 1.2.3 雙陰極等離子滲金屬技術的研究進展與應用11-12
• 1.3 氮化鈦陶瓷材料的研究與進展12-15
• 1.3.1 氮化鈦的結(jié)構與性能12-14
• 1.3.2 氮化鈦涂層的應用14
• 1.3.3 氮化鈦陶瓷涂層研究新進展14-15
• 1.4 課題的提出15-19
• 1.4.1 課題提出的依據(jù)15-16
• 1.4.2 課題的主要研究內(nèi)容16-19
• 第2章 實驗材料與實驗方案19-27
• 2.1 實驗材料19
• 2.2 實驗設備及涂層制備工藝19-21
• 2.3 分析方法及手段21-27
• 2.3.1 微觀組織和相組成分析21
• 2.3.2 腐蝕性能測試21-22
• 2.3.3 X射線光電子能譜(XPS)測試22-23
• 2.3.4 涂層與基體結(jié)合力測定23-24
• 2.3.5 硬度和彈性模量測試24-25
• 2.3.6 磨損性能測試25-27
• 第3章 TiN涂層的物相及微觀組織分析27-37
• 3.1 涂層的表面形貌27-29
• 3.2 涂層的XRD分析29-31
• 3.3 涂層的橫截面SEM分析31-33
• 3.4 涂層的TEM分析33-34
• 3.5 本章小結(jié)34-37
• 第4章 TiN涂層的腐蝕性能研究37-47
• 4.1 TiN涂層的腐蝕性能研究37-47
• 4.1.1 開路電位(OCP)—時間測試37-38
• 4.1.2 動電位極化曲線測試38-40
• 4.1.3 電化學阻抗譜(EIS) 分析40-43
• 4.1.4 腐蝕形貌觀察43-44
• 4.1.5 鈍化膜成分XPS分析44-47
• 第5章 涂層的力學性能及磨損性能分析47-61
• 5.1 涂層與基體間的結(jié)合力分析47-49
• 5.2 TiN涂層的韌性分析49-51
• 5.3 TiN涂層的磨損性能分析51-58
• 5.3.1 涂層的摩擦系數(shù)曲線51-52
• 5.3.2 涂層磨痕的SEM形貌圖52-57
• 5.3.3 TiN涂層的比磨損率57-58
• 5.3.4 TiN涂層的磨損機理分析58
• 5.4 本章小結(jié)58-61
• 第6章 結(jié)論61-63
• 參考文獻63-71
• 致謝71

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1 楊文彬;張立同;成來飛;華云峰;張鈞;;金屬有機物化學氣相沉積法制備銥涂層的形貌與結(jié)構分析[J];稀有金屬材料與工程;2006年03期

2 勾昱君;劉中良;;優(yōu)化抑霜涂層的實驗研究[J];陶瓷研究與職業(yè)教育;2006年01期

3 朱佳;冀曉鵑;揭曉武;史明;;封嚴涂層材料及應用[J];材料開發(fā)與應用;2008年04期

4 斯蒂芬·H·加里法里尼;羅恩·巴納斯;J·克里唐;龍克昌;;航天飛機用的高粘性涂層的研制[J];稀有金屬合金加工;1981年04期

5 繆興邦;水溶性織物涂層膠的合成[J];化學世界;1985年03期

6 陳斌,易茂中;封嚴涂層的抗沖蝕性與沖蝕速度的關系[J];中南工業(yè)大學學報;1998年04期

7 鄭有新;淺談涂層表面顆粒不良現(xiàn)象[J];材料保護;2001年04期

8 閆穎,石子源,劉國偉;鋅鉻膜涂層的制備研究[J];大連鐵道學院學報;2002年04期

9 張瓊,蔡傳榮;鈦陽極涂層溶蝕失效的研究[J];電子顯微學報;2003年06期

10 劉夙偉;李曙;劉陽;;封嚴涂層材料及其可刮削性的評價[J];中國表面工程;2009年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 張瓊;蔡傳榮;;鈦陽極涂層溶蝕失效的研究[A];第三屆全國掃描電子顯微學會議論文集[C];2003年

2 王穎;顧卡麗;李健;;智能變色涂層及其應用[A];第六屆全國表面工程學術會議暨首屆青年表面工程學術論壇論文集[C];2006年

3 單凱軍;余文莉;徐四清;;家電環(huán)保涂層表面性能檢測的研究[A];2007中國鋼鐵年會論文集[C];2007年

4 李金桂;;無機富鋅涂層的誕生和應用[A];第二屆全國重防腐蝕與高新涂料及涂裝技術研討會論文集[C];2004年

5 王允夫;陳小英;王紅玲;;高溫合金抗熱震涂層研究[A];中國硅酸鹽學會搪瓷分會2003年學術研討會論文集[C];2003年

6 劉建華;李蘭娟;李松梅;;鋁合金早期腐蝕預警光基敏感涂層的研制[A];2004年材料科學與工程新進展[C];2004年

7 林達仁;;梅雨期涂層表面泛白現(xiàn)象及其防治[A];中國電子學會生產(chǎn)技術學會第三屆化工學術年會論文匯編（下）[C];1991年

8 龐佑霞;劉厚才;郭源君;;有機復合彈性涂層材料的抗磨蝕實驗研究[A];第七屆全國摩擦學大會論文集（二）[C];2002年

9 付前剛;李賀軍;黃劍鋒;史小紅;史波;李克智;;炭/炭復合材料磷酸鹽涂層的抗氧化性能研究[A];第19屆炭—石墨材料學術會論文集[C];2004年

10 王興原;苗曉;胡志強;光紅兵;顧祥宇;;改善無取向硅鋼環(huán)保涂層表面特性的方法研究[A];高性能電工鋼推廣應用交流暨第五次全委工作（擴大）會專題報告及論文[C];2013年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前6條

1 趙志玲;帶卷粉末涂層新技術[N];世界金屬導報;2012年

2 趙艷濤 曹壘 陳剛 孫亞娜;沙鋼無取向硅鋼涂層調(diào)試改進工藝[N];世界金屬導報;2014年

3 華凌;美開發(fā)出智能過濾涂層[N];科技日報;2012年

4 莫文鑄;防止衣服變臟科學家研制超疏液材料[N];中國紡織報;2013年

5 ;建筑幕墻用鋁塑復合板[N];中國建材報;2008年

6 王爍 王奇 陳運法;玻璃幕墻專用納米自清潔涂層的研究[N];中國建材報;2006年

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李增榮;鋁制內(nèi)燃機缸體內(nèi)壁鐵基涂層的制備及摩擦學特性的研究[D];沈陽工業(yè)大學;2016年

2 黃海;多孔鈦合金表面HA涂層改性及大動物體內(nèi)骨修復研究[D];第四軍醫(yī)大學;2016年

3 張晶;純鈦表面載LAMA3涂層在種植體—牙齦生物學封閉形成中的作用[D];浙江大學;2016年

4 朱利安;耐高溫銥/錸涂層制備技術與性能研究[D];國防科學技術大學;2014年

5 向鑫;鋁化物阻氘涂層中的基底效應研究[D];中國工程物理研究院;2016年

6 彭雪星;V-5Cr-5Ti表面V-Al/Al_2O_3阻氚涂層的制備及性能研究[D];中國工程物理研究院;2016年

7 張雪;生物醫(yī)用多孔鎂及純鎂表面玻璃陶瓷水泥涂層的制備及性能研究[D];東北大學;2014年

8 肖洋軼;固體潤滑涂層的損傷裂紋演變及其摩擦學特性研究[D];重慶大學;2016年

9 蒲澤林;電熱爆炸噴涂法制備亞微米晶涂層的研究[D];華北電力大學（北京）;2005年

10 檀琳;非共價鍵合聚合物抗污涂層的制備及應用研究[D];中國科學技術大學;2015年

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1 陳喜娟;兩種耐磨涂層的組織結(jié)構表征及性能研究[D];西安石油大學;2015年

2 段晉輝;WS_2-TiB_2固體潤滑涂層的制備及性能研究[D];昆明理工大學;2015年

3 王昊;連續(xù)高頻感應真空熔覆技術研究[D];青島理工大學;2015年

4 趙亞窮;聚碳酸酯透明件/納米TiO_2涂層的耐紫外老化及環(huán)境應力開裂行為研究[D];鄭州大學;2015年

5 王有維;鋁電解槽TiB_2陰極涂層的制備及其性能研究[D];昆明理工大學;2015年

6 辛欣;Ti(Cr)SiC(O)N涂層表面改性硬質(zhì)合金及熱處理對其機械性能的影響[D];西南交通大學;2015年

7 劉玉潔;銅介導的多酚涂層用于心血管材料表面改性的研究[D];西南交通大學;2015年

8 姚竟迪;土壤模擬液中三種涂層的腐蝕電化學行為研究[D];大連海事大學;2015年

9 牛永輝;結(jié)晶器CuCrZr銅板表面超音速等離子噴涂Cr_2O_3-TiO_2涂層的組織與性能[D];西安建筑科技大學;2015年

10 薛繪;聚酰亞胺涂層膠的制備與性能[D];南京理工大學;2015年

，

本文編號：686795