高能球磨法制備TiC陶瓷涂層的顯微組織及力學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-03-02 07:12
高能球磨過(guò)程中,磨球、粉末和球磨容器三者之間強(qiáng)烈地碰撞,導(dǎo)致粉末粘附于磨球表面以及球磨容器的內(nèi)表面,形成或薄或厚的涂層�；谶@一現(xiàn)象,利用球磨時(shí)材料間相互冷焊的原理發(fā)展了一種全新的表面處理技術(shù)-機(jī)械涂覆與強(qiáng)化技術(shù),這種技術(shù)的誕生為金屬表面涂層的制備技術(shù)提供了新的研究方向。 本文采用行星式高能球磨機(jī),利用機(jī)械涂覆與強(qiáng)化技術(shù),在2024鋁合金的表面分別制備了TiC涂層,TiC/Al復(fù)合涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層,其中后兩種涂層的成分質(zhì)量比分別為4:1和107:30:13。通過(guò)掃描電鏡(SEM),能譜儀(EDS),X射線(xiàn)衍射(XRD),劃痕實(shí)驗(yàn),摩擦磨損實(shí)驗(yàn)等手段,研究了不同球磨時(shí)間下涂層的顯微組織及力學(xué)性能,探討了不同涂層的形成機(jī)理及演變過(guò)程。 隨著球磨時(shí)間的延長(zhǎng),涂層厚度和表觀密度增加,但TiC涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層在球磨后期出現(xiàn)了涂層厚度的減少。TiC涂層,TiC/Al復(fù)合涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層所達(dá)到的最厚涂層分別27μm,46μm和36μm;涂層的顯微硬度,結(jié)合強(qiáng)度,摩擦磨損性能也是隨著球磨時(shí)間的延長(zhǎng)而逐步提升。球磨12h的TiC涂層硬度最高,為478HV0.1,是基體硬度的三倍多;球磨40h的Ti/Al/C復(fù)合涂層界面的臨界載荷最大,達(dá)到56.4N,具有很好的結(jié)合強(qiáng)度;TiC/Al復(fù)合涂層相對(duì)于TiC涂層有更低的摩擦系數(shù)。 涂層與基體的結(jié)合以及涂層內(nèi)部的粉末均由冷焊形成,隨著球磨的進(jìn)行,磨球帶動(dòng)粉末沖擊基體,并逐步沉積到基體上形成涂層。在機(jī)械力的持續(xù)作用下,脆性的TiC粉末所形成的涂層中容易出現(xiàn)應(yīng)力集中,從而產(chǎn)生裂紋,裂紋的擴(kuò)展致使表層涂層剝落;而延性的Ti/Al/C粉末所形成的涂層,其良好的延展性使得表層區(qū)域逐漸呈現(xiàn)一體化,但XRD檢測(cè)未顯示有新相生成。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
本文編號(hào)：1736555
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4
文章目錄
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 鋁合金表面陶瓷化改性研究現(xiàn)狀
1.2.1 溶膠－凝膠法
1.2.2 稀土轉(zhuǎn)化膜
1.2.3 激光熔覆
1.2.4 陽(yáng)極氧化
1.2.5 微弧等離子體氧化
1.2.6 熱噴涂技術(shù)
1.2.7 機(jī)械涂覆與強(qiáng)化技術(shù)
1.3 機(jī)械合金化技術(shù)
1.3.1 機(jī)械合金化技術(shù)簡(jiǎn)介
1.3.2 機(jī)械合金化的實(shí)驗(yàn)設(shè)備
1.3.3 機(jī)械合金化的球磨機(jī)理
1.3.4 影響機(jī)械合金化過(guò)程的主要因素
1.3.5 機(jī)械合金化的缺陷
1.4 論文研究?jī)?nèi)容
第二章 實(shí)驗(yàn)設(shè)備、材料與方法
2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
2.1.1 行星球磨設(shè)備
2.1.2 金相試樣制備設(shè)備
2.2 實(shí)驗(yàn)材料
2.2.1 TiC 涂層
2.2.2 TiC/Al 復(fù)合涂層
2.2.3 Ti/Al/C 復(fù)合涂層
2.3 實(shí)驗(yàn)方法
2.3.1 試樣制備
2.3.2 試樣表征
第三章 Al 基體表面TiC 涂層高能球磨制備及性能表征
3.1 顯微組織分析
3.2 涂層厚度及組織隨球磨時(shí)間的演變過(guò)程
3.3 顯微硬度分析
3.4 劃痕實(shí)驗(yàn)分析
3.5 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)分析
3.6 本章小結(jié)
第四章 Al 基體表面TiC/Al 復(fù)合涂層高能球磨制備及性能表征
4.1 顯微組織分析
4.2 涂層厚度及組織隨球磨時(shí)間的演變過(guò)程
4.3 顯微硬度分析
4.4 劃痕實(shí)驗(yàn)分析
4.5 摩擦磨損實(shí)驗(yàn)分析
4.6 本章小結(jié)
第五章 Al 基體表面Ti/Al/C 復(fù)合涂層高能球磨制備及性能表征
5.1 顯微組織分析
5.2 涂層厚度及組織隨球磨時(shí)間的演變過(guò)程
5.3 物相分析
5.4 顯微硬度分析
5.5 劃痕實(shí)驗(yàn)分析
5.6 本章小結(jié)
第六章 高能球磨制備不同體系涂層對(duì)比及涂層形成機(jī)理探討
6.1 不同體系涂層對(duì)比
6.1.1 顯微組織分析
6.1.2 力學(xué)性能分析
6.2 涂層形成機(jī)理探討
6.3 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的論文
【引證文獻(xiàn)】
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本文編號(hào)：1736555
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