本文關(guān)鍵詞：雙陰極等離子沉積TiN涂層的工藝及性能研究

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【摘要】：鈦合金是航空航天、船舶、醫(yī)藥等領(lǐng)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(diǎn)。利用適當(dāng)?shù)南冗M(jìn)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(shù)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(jì)、最靈活的手段。表面工程技術(shù)在國(guó)內(nèi)外學(xué)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(guān)工藝技術(shù)不斷豐富和成熟。通過(guò)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(shí),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(dǎo)電性良好,是機(jī)械工具、航空航天設(shè)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(guò)在普通金屬表面制備TiN硬質(zhì)涂層來(lái)改善其表面性能引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的高度關(guān)注。本文選用雙陰極等離子滲金屬這一表面改性技術(shù)來(lái)改善鈦合金的相關(guān)表面性能,首先在在TC4合金表面進(jìn)行等離子滲Ti,形成鈦的固溶體過(guò)渡層,然后通入氮?dú)庠赥C4表面形成TiN反應(yīng)沉積層,并研究了涂層的微觀組織結(jié)構(gòu)、耐蝕性能、力學(xué)性能和磨損性能。通過(guò)掃描電鏡、透射電鏡、X射線能量色散譜和X射線衍射儀來(lái)表征涂層的微觀組織結(jié)構(gòu),檢測(cè)結(jié)果顯示:所制備Ti N涂層表面光滑平整,成分均勻無(wú)雜質(zhì)。在3.5%wt.NaCl溶液中對(duì)所制備的納米晶TiN涂層和TC4基體進(jìn)行開(kāi)路電位、動(dòng)電位極化、電化學(xué)阻抗譜測(cè)試,評(píng)估涂層的耐蝕性能,實(shí)驗(yàn)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(shù)對(duì)涂層的力學(xué)行為進(jìn)行測(cè)定,測(cè)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(píng)估涂層的耐磨性,在室溫及500℃高溫條件下對(duì)涂層進(jìn)行了摩擦磨損試驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在相同實(shí)驗(yàn)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(guān)鍵詞】：雙陰極等離子滲金屬技術(shù) Ti N 微觀結(jié)構(gòu) 耐磨性 耐蝕性
【學(xué)位授予單位】：武漢工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：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(shù)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(diǎn)11
• 1.2.3 雙陰極等離子滲金屬技術(shù)的研究進(jìn)展與應(yīng)用11-12
• 1.3 氮化鈦陶瓷材料的研究與進(jìn)展12-15
• 1.3.1 氮化鈦的結(jié)構(gòu)與性能12-14
• 1.3.2 氮化鈦涂層的應(yīng)用14
• 1.3.3 氮化鈦陶瓷涂層研究新進(jìn)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?jī)?nèi)容16-19
• 第2章 實(shí)驗(yàn)材料與實(shí)驗(yàn)方案19-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料19
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)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(cè)試21-22
• 2.3.3 X射線光電子能譜(XPS)測(cè)試22-23
• 2.3.4 涂層與基體結(jié)合力測(cè)定23-24
• 2.3.5 硬度和彈性模量測(cè)試24-25
• 2.3.6 磨損性能測(cè)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(kāi)路電位(OCP)—時(shí)間測(cè)試37-38
• 4.1.2 動(dòng)電位極化曲線測(cè)試38-40
• 4.1.3 電化學(xué)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(xué)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(jī)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(xiàn)63-71
• 致謝71

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1 楊文彬;張立同;成來(lái)飛;華云峰;張鈞;;金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法制備銥涂層的形貌與結(jié)構(gòu)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(shí)驗(yàn)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(yán)涂層材料及應(yīng)用[J];材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)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(jī)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(xué)世界;1985年03期

6 陳斌,易茂中;封嚴(yán)涂層的抗沖蝕性與沖蝕速度的關(guān)系[J];中南工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);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(hù);2001年04期

8 閆穎,石子源,劉國(guó)偉;鋅鉻膜涂層的制備研究[J];大連鐵道學(xué)院學(xué)報(bào);2002年04期

9 張瓊,蔡傳榮;鈦陽(yáng)極涂層溶蝕失效的研究[J];電子顯微學(xué)報(bào);2003年06期

10 劉夙偉;李曙;劉陽(yáng);;封嚴(yán)涂層材料及其可刮削性的評(píng)價(jià)[J];中國(guó)表面工程;2009年01期

中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 張瓊;蔡傳榮;;鈦陽(yáng)極涂層溶蝕失效的研究[A];第三屆全國(guó)掃描電子顯微學(xué)會(huì)議論文集[C];2003年

2 王穎;顧卡麗;李健;;智能變色涂層及其應(yīng)用[A];第六屆全國(guó)表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議暨首屆青年表面工程學(xué)術(shù)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(cè)的研究[A];2007中國(guó)鋼鐵年會(huì)論文集[C];2007年

4 李金桂;;無(wú)機(jī)富鋅涂層的誕生和應(yīng)用[A];第二屆全國(guó)重防腐蝕與高新涂料及涂裝技術(shù)研討會(huì)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(guó)硅酸鹽學(xué)會(huì)搪瓷分會(huì)2003年學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2003年

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

7 林達(dá)仁;;梅雨期涂層表面泛白現(xiàn)象及其防治[A];中國(guó)電子學(xué)會(huì)生產(chǎn)技術(shù)學(xué)會(huì)第三屆化工學(xué)術(shù)年會(huì)論文匯編（下）[C];1991年

8 龐佑霞;劉厚才;郭源君;;有機(jī)復(fù)合彈性涂層材料的抗磨蝕實(shí)驗(yàn)研究[A];第七屆全國(guó)摩擦學(xué)大會(huì)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(fù)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(xué)術(shù)會(huì)論文集[C];2004年

10 王興原;苗曉;胡志強(qiáng);光紅兵;顧祥宇;;改善無(wú)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(yīng)用交流暨第五次全委工作（擴(kuò)大）會(huì)專(zhuān)題報(bào)告及論文[C];2013年

中國(guó)重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前6條

1 趙志玲;帶卷粉末涂層新技術(shù)[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2012年

2 趙艷濤 曹壘 陳剛 孫亞娜;沙鋼無(wú)取向硅鋼涂層調(diào)試改進(jìn)工藝[N];世界金屬導(dǎo)報(bào);2014年

3 華凌;美開(kāi)發(fā)出智能過(guò)濾涂層[N];科技日?qǐng)?bào);2012年

4 莫文鑄;防止衣服變臟科學(xué)家研制超疏液材料[N];中國(guó)紡織報(bào);2013年

5 ;建筑幕墻用鋁塑復(fù)合板[N];中國(guó)建材報(bào);2008年

6 王爍 王奇 陳運(yùn)法;玻璃幕墻專(zhuān)用納米自清潔涂層的研究[N];中國(guó)建材報(bào);2006年

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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

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

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

4 朱利安;耐高溫銥/錸涂層制備技術(shù)與性能研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2014年

5 向鑫;鋁化物阻氘涂層中的基底效應(yīng)研究[D];中國(guó)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(guó)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(xué);2014年

8 肖洋軼;固體潤(rùn)滑涂層的損傷裂紋演變及其摩擦學(xué)特性研究[D];重慶大學(xué);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(xué)（北京）;2005年

10 檀琳;非共價(jià)鍵合聚合物抗污涂層的制備及應(yīng)用研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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

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

3 王昊;連續(xù)高頻感應(yīng)真空熔覆技術(shù)研究[D];青島理工大學(xué);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(yīng)力開(kāi)裂行為研究[D];鄭州大學(xué);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(xué);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(duì)其機(jī)械性能的影響[D];西南交通大學(xué);2015年

7 劉玉潔;銅介導(dǎo)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(xué);2015年

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

，

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