本文關(guān)鍵詞：TA15合金表面Cr-Si復(fù)合滲層的制備及摩擦行為研究

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【摘要】：TA15合金作為一種近α型中強度鈦合金,具有優(yōu)異的綜合力學性能和工藝性能,廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工及民用領(lǐng)域。但TA15合金硬度低、摩擦系數(shù)大、存在嚴重的粘著磨損和微動磨損等缺陷,極大地影響了TA15合金作為結(jié)構(gòu)件的安全性和可靠性,限制了其應(yīng)用發(fā)展。針對上述問題,本文采用雙層輝光等離子表面冶金技術(shù),在TA15合金表面制備Cr-Si復(fù)合滲層,以期望有效地解決其耐磨性能差的問題。TA15合金基體表面成功滲Cr后,再進行等離子滲Si處理,研究工作溫度、源極電壓、工作氣壓及保溫時間對Cr-Si復(fù)合滲層的組織成分、相結(jié)構(gòu)以及表面硬度的影響,確定最佳工藝參數(shù)。再者,進行球-盤摩擦磨損性能實驗,著重研究在不同載荷、速度、溫度、摩擦副以及環(huán)境條件下Cr-Si復(fù)合滲層的摩擦行為,并分析磨損機理。結(jié)果表明:(1)最佳等離子滲Cr的工藝參數(shù):溫度950℃,時間3.5h,氣壓35Pa,極間距15mm,源極電壓950V,陰極電壓400V;最佳等離子滲Si的工藝參數(shù):溫度950℃,時間3.5h,氣壓35Pa,極間距15mm,源極電壓1000V,陰極電壓450V。(2)最佳工藝參數(shù)下制備的Cr-Si復(fù)合滲層厚度約為40μm,成分呈梯度變化,具有沉積層和擴散層的結(jié)構(gòu)特征。(3)XRD衍射結(jié)果表明,滲層物相以Si、Cr相為主,其余還含有(Cr,Si)相和(Ti,Si)相等。(4)Cr-Si復(fù)合滲層的納米硬度為10.371GPa,彈性模量為819.23GPa,較基體分別提高了近4倍和5倍。(5)球-盤摩擦磨損實驗表明,在不同載荷、速度、溫度以及摩擦副的條件下,Cr-Si復(fù)合滲層的磨損均較基體輕微,摩擦系數(shù)在0.2~0.3范圍內(nèi)變化,較基體有明顯的降低,磨損體積、比磨損率較基體相比也有大幅度減少,其主要磨損機理有磨粒磨損、氧化磨損、剝層磨損,體現(xiàn)了優(yōu)異的耐磨性能。在模擬海水環(huán)境條件下,腐蝕介質(zhì)加重了Cr-Si復(fù)合滲層的磨損行為,磨損機理以氧化磨損、腐蝕磨損以及剝層磨損多種磨損機制交替進行。
【關(guān)鍵詞】：TA15合金 雙層輝光等離子表面冶金 Cr-Si復(fù)合滲層 摩擦行為
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.44
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-15
• 第一章 緒論15-29
• 1.1 引言15
• 1.2 TA15鈦合金15-17
• 1.2.1 TA15鈦合金的性能15-16
• 1.2.2 TA15鈦合金的應(yīng)用16-17
• 1.2.3 TA15鈦合金的限制17
• 1.3 摩擦及磨損17-21
• 1.3.1 摩擦及其分類17-18
• 1.3.2 摩損及其分類18-19
• 1.3.3 現(xiàn)狀研究19-21
• 1.4 TA15鈦合金表面處理技術(shù)的進展21-24
• 1.4.1 激光熔覆21-22
• 1.4.2 微弧氧化22-23
• 1.4.3 滲氧處理23
• 1.4.4 噴丸強化23-24
• 1.5 雙層輝光等離子表面冶金技術(shù)24-25
• 1.5.1 基本原理24
• 1.5.2 技術(shù)優(yōu)點24-25
• 1.5.3 發(fā)展趨勢25
• 1.6 課題的研究背景及研究內(nèi)容25-29
• 1.6.1 課題的背景25-26
• 1.6.2 可行性分析26-27
• 1.6.3 課題的研究內(nèi)容27-28
• 1.6.4 技術(shù)路線28-29
• 第二章 實驗材料、設(shè)備及方案29-35
• 2.1 實驗材料29
• 2.2 實驗設(shè)備29-30
• 2.3 實驗方案30-35
• 2.3.1 滲層制備方案30-31
• 2.3.2 組織性能檢測31-32
• 2.3.3 摩擦磨損試驗32-35
• 第三章 TA15合金表面Cr-Si復(fù)合滲層的制備35-50
• 3.1 TA15合金表面等離子滲Cr層的制備35-39
• 3.1.1 滲Cr層的表面形貌及相結(jié)構(gòu)35-36
• 3.1.2 滲Cr層的截面形貌及元素分布36-37
• 3.1.3 滲Cr層的顯微硬度37-39
• 3.2 TA15合金表面等離子Cr-Si復(fù)合滲層的制備39-49
• 3.2.1 工作溫度對Cr-Si復(fù)合滲層的影響39-42
• 3.2.2 源極電壓對Cr-Si復(fù)合滲層的影響42-44
• 3.2.3 工作氣壓對Cr-Si復(fù)合滲層的影響44-46
• 3.2.4 保溫時間對Cr-Si復(fù)合滲層的影響46-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 第四章 Cr-Si復(fù)合滲層的組織結(jié)構(gòu)及力學性能分析50-56
• 4.1 Cr-Si復(fù)合滲層的形貌與成分50-52
• 4.2 Cr-Si復(fù)合滲層的相結(jié)構(gòu)52-53
• 4.3 Cr-Si復(fù)合滲層的顯微硬度53
• 4.4 Cr-Si復(fù)合滲層的結(jié)合力53-54
• 4.5 Cr-Si復(fù)合滲層的納米壓痕54-55
• 4.6 本章小結(jié)55-56
• 第五章 Cr-Si復(fù)合滲層的摩擦行為研究56-88
• 5.1 載荷因素對Cr-Si復(fù)合滲層摩擦行為的影響56-62
• 5.1.1 摩擦系數(shù)56-57
• 5.1.2 磨痕形貌57-59
• 5.1.3 磨損結(jié)果59-61
• 5.1.4 磨損機理61-62
• 5.2 速度因素對Cr-Si復(fù)合滲層摩擦行為的影響62-67
• 5.2.1 摩擦系數(shù)62-63
• 5.2.2 磨痕形貌63-64
• 5.2.3 磨損結(jié)果64-66
• 5.2.4 磨損機理66-67
• 5.3 溫度因素對Cr-Si復(fù)合滲層摩擦行為的影響67-74
• 5.3.1 摩擦系數(shù)67-68
• 5.3.2 磨痕形貌68-70
• 5.3.3 磨損結(jié)果70-72
• 5.3.4 磨損機理72-74
• 5.4 摩擦副因素對Cr-Si復(fù)合滲層摩擦行為的影響74-80
• 5.4.1 摩擦系數(shù)74-75
• 5.4.2 磨痕形貌75
• 5.4.3 磨損結(jié)果75-77
• 5.4.4 機理分析77-80
• 5.5 環(huán)境因素對Cr-Si復(fù)合滲層摩擦行為的影響80-86
• 5.5.1 摩擦系數(shù)80-81
• 5.5.2 磨痕形貌81-83
• 5.5.3 磨損結(jié)果83-84
• 5.5.4 磨損機理84-86
• 5.6 本章小節(jié)86-88
• 第六章 結(jié)論88-89
• 參考文獻89-96
• 致謝96-97
• 攻讀碩士學位期間研究成果及發(fā)表的學術(shù)論文97

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 郭華鋒;孫濤;李菊麗;;不同摩擦條件下TC4鈦合金摩擦學性能研究[J];熱加工工藝;2014年10期

2 I.Balasundar;T.Raghu;B.P.Kashyap;;Modeling the hot working behavior of near-α titanium alloy IMI 834[J];Progress in Natural Science:Materials International;2013年06期

3 肖茂華;何寧;李亮;趙威;秦可心;;硬質(zhì)合金-鎳基高溫合金摩擦磨損試驗研究[J];熱加工工藝;2013年20期

4 程俊靜;賁能軍;梁文萍;;TC4鈦合金表面等離子滲鉬后的摩擦磨損性能[J];機械工程材料;2013年09期

5 任保軼;王思林;劉子儒;張學軍;;表面制備SiO_2涂層的Ti_2AlNb基合金高溫氧化激活能研究[J];材料工程;2013年07期

6 姚小飛;謝發(fā)勤;韓勇;趙國仙;吳向清;;溫度對TC4鈦合金磨損性能和摩擦系數(shù)的影響[J];稀有金屬材料與工程;2012年08期

7 陳建敏;郭純;姚潤鋼;周健松;張世堂;;激光熔覆NiCr-ZrB_2復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)及高溫摩擦學性能[J];摩擦學學報;2012年04期

8 孟氫鋇;沈以赴;楊宗輝;陳文華;;鎢表面雙輝等離子滲鎳組織及機理[J];南京航空航天大學學報;2012年03期

9 黃勇;張平則;魏東博;黃俊;;γ-TiAl合金表面輝光等離子Ni-Cr共滲層的組織與性能[J];金屬熱處理;2012年03期

10 陳君;閻逢元;王建章;;海水環(huán)境下TC4鈦合金腐蝕磨損性能的研究[J];摩擦學學報;2012年01期

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本文編號：960026