本文關(guān)鍵詞：TC11合金表面雙輝等離子滲Zr與Zr-Er共滲的工藝及性能研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：TC11因表面硬度低、耐磨性差以及較高溫度下抗高溫氧化性能不足等缺點(diǎn),限制其在航空部件中進(jìn)一步應(yīng)用。針對(duì)上述問題,本文采用雙層輝光等離子滲金屬技術(shù)在TC11合金表面進(jìn)行滲Zr及Zr-Er共滲制備合金層。首先進(jìn)行工藝探究,然后分析合金層的成分、組織以及涂層與基體結(jié)合力和顯微硬度,并重點(diǎn)分析了載荷、轉(zhuǎn)速和溫度因素對(duì)摩擦磨損性能的影響,不同溫度下抗高溫氧化能力。通過系統(tǒng)研究各工藝參數(shù)對(duì)合金層形成的影響,得到滲Zr最佳工藝參數(shù)為:源極電壓600~650V,陰極電壓450~500V,氣壓30Pa,時(shí)間3h,極間距15mm;Zr-Er共滲的最佳工藝參數(shù)為:源極電壓550~600V,陰極電壓400~450V,氣壓35Pa,時(shí)間3h,極間距15mm。最佳參數(shù)下的合金層與基體屬冶金結(jié)合,合金元素由表及內(nèi)梯度分布。TC11滲Zr合金層有效厚度約5μm,由Zr和α-Ti固溶體物相組成;Zr-Er共滲合金層的有效厚度可達(dá)10μm,滲層中以Zr、Al3Er和Er2O3等物相為主。顯微硬度和納米壓入測(cè)試結(jié)果表明合金層的硬度及抗變形能力高于TC11基體。球盤磨損試驗(yàn)表明在不同載荷、轉(zhuǎn)速、溫度條件下,滲Zr試樣和Zr-Er共滲試樣耐磨性能明顯優(yōu)于TC11基體,具體體現(xiàn)在合金層的較低摩擦系數(shù)以及磨損體積。高溫氧化100h后,TC11基體的氧化產(chǎn)物以Ti O2為主的Ti O2與Al2O3混合物,氧化物顆粒粗大,疏松多孔;650℃、750℃下,滲Zr及Zr-Er共滲試樣的氧化產(chǎn)物主要為Zr O2,Er2O3和少量的Ti O2等,氧化膜完整致密,能有效阻止氧侵入基體。850℃下,滲Zr試樣氧化膜剝落,抗氧化能力下降,Zr-Er共滲試樣仍能保持良好的抗高溫氧化性能。
【關(guān)鍵詞】：雙層輝光等離子表面合金化技術(shù) 滲Zr Zr-Er共滲 磨損性能 氧化性能
【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】：2015
【分類號(hào)】：TG174.445
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-14
• 第一章 緒論14-26
• 1.1 鈦合金14-19
• 1.1.1 簡(jiǎn)介14-15
• 1.1.2 鈦合金的分類15
• 1.1.3 鈦合金材料的研究進(jìn)展15-19
• 1.1.4 鈦合金在應(yīng)用中存在的問題19
• 1.2 鈦合金耐磨性能研究進(jìn)展19-20
• 1.3 鈦合金高溫氧化性能研究進(jìn)展20-21
• 1.4 雙輝等離子表面冶金技術(shù)21-23
• 1.4.1 雙輝技術(shù)的原理21-22
• 1.4.2 雙輝技術(shù)的特點(diǎn)22-23
• 1.4.3 雙輝技術(shù)的進(jìn)展23
• 1.5 課題的提出及可行性分析23-26
• 1.5.1 課題提出23
• 1.5.2 可行性分析23-25
• 1.5.3 研究?jī)?nèi)容25-26
• 第二章 試驗(yàn)設(shè)備及方法26-36
• 2.1 試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)材料26-29
• 2.1.1 試驗(yàn)設(shè)備26-27
• 2.1.2 試驗(yàn)材料27-28
• 2.1.3 源極布置方式28
• 2.1.4 試驗(yàn)操作流程28-29
• 2.2 雙輝等離子滲Zr與Zr-Er共滲合金層組織及性能表征29-31
• 2.2.1 合金層成分及組織29
• 2.2.2 合金層表面顯微硬度測(cè)試29-30
• 2.2.3 合金層納米壓入測(cè)試30-31
• 2.2.4 合金層結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)定31
• 2.3 磨損試驗(yàn)31-33
• 2.3.1 設(shè)備與原理31-32
• 2.3.2 試驗(yàn)材料與參數(shù)設(shè)置32-33
• 2.3.3 檢測(cè)與分析33
• 2.4 氧化試驗(yàn)33-35
• 2.4.1 氧化試驗(yàn)依據(jù)33
• 2.4.2 氧化試驗(yàn)前處理33
• 2.4.3 氧化試驗(yàn)過程33-34
• 2.4.4 檢測(cè)與分析34-35
• 2.5 技術(shù)路線圖35-36
• 第三章 TC11 合金表面等離子滲Zr及Zr-Er共滲試驗(yàn)研究36-46
• 3.1 等離子滲Zr及Zr-Er共滲最佳工藝參數(shù)探究36-38
• 3.1.1 極間距、氣壓和源極電壓的影響36-37
• 3.1.2 陰極電壓和溫度的影響37
• 3.1.3 保溫時(shí)間的影響37
• 3.1.4 TC11 合金表面等離子滲Zr及Zr-Er共滲最佳工藝參數(shù)的確定37-38
• 3.2 合金層組織形貌與成分分析38-41
• 3.2.1 最佳工藝制備Zr及Zr-Er合金層表面形貌及成分分析39-40
• 3.2.2 最佳工藝制備Zr及Zr-Er合金層截面形貌及成分分析40-41
• 3.3 合金層相組成分析41-42
• 3.3.1 滲Zr合金層相組成分析41
• 3.3.2 Zr-Er共滲合金層相組成分析41-42
• 3.4 合金層力學(xué)性能分析42-45
• 3.4.1 顯微硬度測(cè)試42-43
• 3.4.2 納米壓入測(cè)試43-44
• 3.4.3 結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試44-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 TC11 等離子滲Zr及Zr-Er共滲合金層滑動(dòng)磨損行為的研究46-66
• 4.1 引言46
• 4.2 摩擦磨損機(jī)理概述46-47
• 4.2.1 摩擦磨損的概念46
• 4.2.2 磨損的分類46-47
• 4.2.3 磨損量的表征47
• 4.3 載荷因素對(duì)合金層滑動(dòng)磨損行為的影響47-52
• 4.3.1 試驗(yàn)條件及參數(shù)47
• 4.3.2 摩擦系數(shù)47-49
• 4.3.3 磨痕形貌49-51
• 4.3.4 磨損量51-52
• 4.4 轉(zhuǎn)速因素對(duì)合金層滑動(dòng)磨損行為的影響52-58
• 4.4.1 試驗(yàn)條件及參數(shù)52-53
• 4.4.2 摩擦系數(shù)53-54
• 4.4.3 磨痕形貌54-57
• 4.4.4 磨損量57-58
• 4.5 溫度因素對(duì)合金層滑動(dòng)磨損行為的影響58-64
• 4.5.1 試驗(yàn)條件及參數(shù)58
• 4.5.2 摩擦系數(shù)58-60
• 4.5.3 磨痕形貌60-63
• 4.5.4 磨損量63-64
• 4.6 本章小結(jié)64-66
• 第五章 滲Zr及Zr-Er共滲合金層的高溫氧化性能研究66-82
• 5.1 引言66
• 5.2 金屬高溫氧化理論概述66-68
• 5.2.1 高溫氧化定義66-67
• 5.2.2 高溫氧化熱力學(xué)分析67
• 5.2.3 高溫氧化動(dòng)力學(xué)分析67-68
• 5.3 650℃氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析68-72
• 5.3.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線68
• 5.3.2 表面氧化產(chǎn)物分析68-69
• 5.3.3 氧化膜表面形貌69-71
• 5.3.4 氧化膜截面形貌71-72
• 5.4 750℃氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析72-77
• 5.4.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線72-73
• 5.4.2 表面氧化產(chǎn)物分析73-74
• 5.4.3 氧化膜表面形貌74-75
• 5.4.4 氧化膜截面形貌75-77
• 5.5 850℃氧化實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析77-81
• 5.5.1 氧化動(dòng)力學(xué)曲線77
• 5.5.2 表面氧化產(chǎn)物分析77-78
• 5.5.3 氧化膜表面形貌78-79
• 5.5.4 氧化膜截面形貌79-81
• 5.6 本章小結(jié)81-82
• 第六章 結(jié)論82-84
• 參考文獻(xiàn)84-90
• 致謝90-91
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文91

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2 張思玉;鄭克全;田良鴻;;鉻碳合金層組織和性能隨激光掃描速度的變化[J];激光技術(shù);1989年03期

3 中野;祖淑華;;合金化鍍錫板的性能[J];武鋼技術(shù);1990年10期

4 崔心榮;;用超聲波檢查軸瓦白合金層質(zhì)量[J];新技術(shù)新工藝;1992年03期

5 李慧中,唐世恭,李友榮;鑄件表面合金層制造工藝研究[J];兵器材料科學(xué)與工程;1993年04期

6 黃清安;高翠琴;鐘滿強(qiáng);陳永言;左正忠;;電沉積鋅-磷合金的研究[J];材料保護(hù);1993年03期

7 徐波;化學(xué)鍍Ni-P合金的性能研究[J];云南冶金;2000年03期

8 李焰,魏緒鈞,馮法倫;鋅鋁合金熱鍍層合金層生長(zhǎng)影響因素的研究[J];礦冶;2001年01期

9 王琥;黃積榮;張兆云;;鑄鐵件的表層合金化[J];西安理工大學(xué)學(xué)報(bào);1980年01期

10 J.Folkes ,林永新;鈦合金的激光表面熔化和合金化[J];稀有金屬材料與工程;1986年06期

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1 張振國;馮強(qiáng);;客車鋼板合金化鍍層對(duì)防腐性能的影響[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（7）[C];2007年

2 馬幼平;楊蕾;李澤宇;盧少龍;;擴(kuò)滲時(shí)間對(duì)純鎂表面擴(kuò)滲合金層形成行為的影響[A];第六屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（7）[C];2007年

3 蔡文這;黃忠誠;李汝桐;;激光被覆含氮合金層及其電化學(xué)性質(zhì)研究[A];第二屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];1995年

4 李寧;黃久貴;周德瑞;黎德育;Kurachi Mitsuo;;錫鐵合金層表面灰色斑點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)及其對(duì)耐蝕性的影響[A];2002年全國電子電鍍年會(huì)論文集[C];2002年

5 黃久貴;李寧;周德瑞;吳林;;錫鐵合金層厚度的控制及其耐蝕性[A];2001年全國電子電鍍年會(huì)論文集[C];2001年

6 張偉;孫東躍;葉良武;樓程華;孔凡志;姚建華;;40Cr鋼表面激光超細(xì)WC合金化組織與性能的研究[A];第十五屆華東地區(qū)熱處理年會(huì)暨華東地區(qū)熱處理年會(huì)三十周年紀(jì)念活動(dòng)論文摘要集[C];2006年

7 張恒;李安平;黃寧;潘應(yīng)君;徐峰;;熱噴涂Zn-Al合金的特性[A];第四屆全國表面工程學(xué)術(shù)交流大會(huì)論文集[C];2001年

8 黃久貴;李寧;吳林;周德瑞;黎德育;;鍍錫鋼板錫鐵合金層的厚度與結(jié)構(gòu)及其耐蝕性[A];2001年全國電子電鍍年會(huì)論文集[C];2001年

9 吝章國;孫海燕;徐斌;蔣建朋;閆磊;武海紅;;基板縱裂與鍍鋅條狀凸起關(guān)系的探討[A];2009年河北省軋鋼技術(shù)與學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上）[C];2009年

10 徐晉勇;高原;黃偉;惲志東;徐重;;表面高Cr高C合金層摩擦性能的研究[A];2007年全國失效分析學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2007年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 ;兼具光學(xué)反射及半穿透的薄膜合金基材[N];中國有色金屬報(bào);2004年

2 ;兼具光學(xué)反射及半穿透的薄膜合金基材[N];中國有色金屬報(bào);2004年

3 ;高耐蝕化學(xué)鍍鎳磷合金新技術(shù)[N];科技日?qǐng)?bào);2008年

4 ;防腐涂層[N];中國有色金屬報(bào);2004年

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1 張彥文;合金化鍍鋅板鍍層抗粉化性能及相關(guān)工藝研究[D];武漢理工大學(xué);2012年

2 田永生;鈦合金表面激光硼碳氮合金化層的組織結(jié)構(gòu)與耐磨性能研究[D];山東大學(xué);2006年

3 吳紅艷;Ti_2AlNb基合金等離子表面合金化及摩擦學(xué)行為的研究[D];南京航空航天大學(xué);2008年

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6 王振霞;鈦合金表面Ni改性層韌性及耐磨性的研究[D];太原理工大學(xué);2012年

7 楊可;氮合金化堆焊硬面合金及其冶金行為研究[D];華中科技大學(xué);2009年

8 張杰;熱浸鍍鋅及其合金海水中腐蝕行為研究[D];中國科學(xué)院研究生院（海洋研究所）;2005年

9 于金庫;結(jié)晶器銅板鍍覆Ni-Fe合金新工藝及性能研究[D];燕山大學(xué);2009年

10 湯慧萍;汽車用粉末冶金Ti-Fe-Mo-Al合金的研究[D];中南大學(xué);2004年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 楊帆;固—液摻雜稀土La-TZM合金制備及其高溫抗氧化性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

2 曹正;Nb-Ti-Si合金表面Mo-Si-B涂層的制備及其氧化行為研究[D];長(zhǎng)安大學(xué);2015年

3 孫日偉;高熵合金滲碳、鋁組織及性能研究[D];沈陽理工大學(xué);2015年

4 谷麗;新型γ-TiAl基合金片層細(xì)化及性能研究[D];西安建筑科技大學(xué);2015年

5 趙娟;離子液體中電沉積Zn合金的研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

6 陳一磊;鈦磷對(duì)Fe-Zn合金層生長(zhǎng)及硅鈦對(duì)ZAM鍍層組織影響的研究[D];常州大學(xué);2015年

7 李傳康;17-4PH不銹鋼激光固溶合金化復(fù)合強(qiáng)化的微觀機(jī)理研究[D];浙江工業(yè)大學(xué);2012年

8 董澤;Zr17Ti74Al6V4合金雙輝等離子表面滲鐵及其性能研究[D];燕山大學(xué);2015年

9 孟凡曼;Zr-8Al合金化學(xué)復(fù)合鍍Ni-P-ZrO_2研究[D];河北科技大學(xué);2015年

10 代春朵;304不銹鋼/SiC連接用Al合金及連接工藝的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2015年

  本文關(guān)鍵詞：TC11合金表面雙輝等離子滲Zr與Zr-Er共滲的工藝及性能研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：308715