电弧熔覆Deloro基复合材料组织与耐磨性研究
发布时间：2021-10-28 12:45
钛合金凭借比强度高、耐高温、耐蚀性好等特点在高新技术领域占据重要地位。其中,TC4钛合金在众多领域应用广泛,但TC4钛合金耐磨性较差限制了其在工业领域进一步发展,所以众多学者对TC4钛合金表面强化工作展开研究,力求在节约成本的同时突破性能上的不足。电弧熔覆作为一种特殊表面改性技术,可通过选取合适涂层材料弥补钛合金表面性能缺陷,且焊枪喷出的保护气体可有效保护焊接熔池,利于保证焊接稳定,防止空气对熔覆区域造成破坏。电弧熔覆常使用合金粉末有Co基、Fe基、Ni基等。其中,Deloro20属于Ni基合金粉末一种,具有良好的韧性、耐腐蚀性和抗氧化性,本研究将其选作预置涂层材料,配合TiN、Al2O3、CeO2粉末及单层氧化石墨烯薄片（Monolayer graphene oxide sheets,MGOSs）制备电弧熔覆金属陶瓷复合材料;MGOSs是一种先进纳米材料,具有优异力学性能。本文主要针对TC4钛合金耐磨性较差问题,采用TIG熔覆方式对其进行表面强化,工艺参数:焊接电压18 V,焊接电流75 A,焊接速度12 mm/s,保...
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钛合金零部件（a）钛合金铣削叶轮[17]（b）钛合金登月车[18]（c）钛合金大型复杂构件[19]
山东建筑大学硕士学位论文6第2章实验方案设计及原理2.1实验方案设计本课题的主要研究内容是以名义成分为Ti-6Al-4V的（α+β）型钛合金为基材，采用钨极氩弧焊在基材上熔覆Ni基合金粉末制备复合材料，并用先进的检测设备对复合材料进行显微组织分析及相关的性能检测，根据研究内容可制备实验流程图如图2.1所示。图2.1实验流程图
山东建筑大学硕士学位论文11第3章电弧熔覆金属陶瓷复合材料组织结构演变3.1引言钛合金具有高比强度、优异的耐腐蚀性和耐高温性能，广泛应用于航空航天、化工、石化、船舶等行业。然而，钛合金磨损倾向大和耐磨性差这两缺陷在一定程度上限制了其在各领域的应用。研究表明，已有很多表面改性技术应用于钛合金材料制备，如渗碳、渗氮、渗硼等[36]。但由于温度高、组织不均匀、处理时间长等原因限制了这些工艺的应用。近年来，针对钛合金在应用中存在的缺陷，较多采用激光或电弧等集中热源进行表面改性，使氮进入钛合金表面熔化区，生成一层坚硬耐磨的TiN增强相[37]。TiN在不同的环境下存在多种不同的形态，常见的有枝晶状组织、不规则棒状及块状组织。人们普遍认为，通过热喷涂或熔覆技术沉积的镍基合金涂层具有良好的表面光洁度、高硬度和优异的耐磨性[38]。然而，镍基合金涂层的粗糙微观结构可能会导致更大的重量损失[39]。因此，有几种方法可用于细化其微观结构以提高其耐磨性，特别是通过在这些涂层中添加Al2O3颗粒[40]。基于上述理论，本实验通过不同的表征手段，探究TiN粉末和Al2O3粉末在电弧熔覆镍基复合涂层中的作用机理。3.2TiN增强复合材料组织结构演变基于TC4钛合金组织特性，及其在航天航空等多个领域的广泛应用，选用TC4钛合金为本次实验的基材。基材的宏观组织如图3.1（a）所示，可看出组织均匀致密，黑白两色的组织交错分布；图3.1（b）是TC4钛合金的微观组织，它由层片状α+β相和等轴状α相组成，是典型的双态组织。图3.1基材TC4钛合金组织结构（a）宏观形态（b）微观形态由于TiN高硬度、高强度和高耐磨性常被作为复合材料的增强相所应用，故预置涂
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金与汽车轻量化技术[J]. 张妍,庞有俊,李杨. 时代汽车. 2019(19)
[2]钛合金的摩擦磨损性能及其改善方法[J]. 应扬,李磊,赵彬,贾蔚菊,李思兰,赵永庆. 有色金属材料与工程. 2019(03)
[3]有限元分析在钛合金叶轮加工中的应用[J]. 王德兵,王世康. 新技术新工艺. 2019(05)
[4]中国钛及钛合金研究和产业未来大有可为——“第十七届全国钛及钛合金学术交流会”专题采访[J]. 惠琼. 中国材料进展. 2019(05)
[5]激光熔覆制备硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展[J]. 平学龙,符寒光,孙淑婷. 材料导报. 2019(09)
[6]国内外钛合金在海洋工程中的应用现状与展望[J]. 于宇,李嘉琪. 材料开发与应用. 2018(03)
[7]稀土对氩弧熔覆复合涂层组织和性能的影响[J]. 王永东,杨在林,胡海亭,李雨衡,姜松涛. 焊接学报. 2017(12)
[8]原位生成WC/TaC复合激光熔覆层组织研究（英文）[J]. 雍耀维,傅卫,张翔,邓琦林,杨建国. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[9]石墨烯在涂料中的应用[J]. 王清海,王秀娟,方健君,马胜军. 涂料技术与文摘. 2016(09)
[10]Ti6Al4V合金激光熔覆复合涂层的摩擦学和高温抗氧化性能研究[J]. 余鹏程,刘秀波,陆小龙,朱刚贤,陈瑶,石皋莲,吴少华. 中国激光. 2015(10)
本文编号：3462823
【文章来源】：山东建筑大学山东省
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钛合金零部件（a）钛合金铣削叶轮[17]（b）钛合金登月车[18]（c）钛合金大型复杂构件[19]
山东建筑大学硕士学位论文6第2章实验方案设计及原理2.1实验方案设计本课题的主要研究内容是以名义成分为Ti-6Al-4V的（α+β）型钛合金为基材，采用钨极氩弧焊在基材上熔覆Ni基合金粉末制备复合材料，并用先进的检测设备对复合材料进行显微组织分析及相关的性能检测，根据研究内容可制备实验流程图如图2.1所示。图2.1实验流程图
山东建筑大学硕士学位论文11第3章电弧熔覆金属陶瓷复合材料组织结构演变3.1引言钛合金具有高比强度、优异的耐腐蚀性和耐高温性能，广泛应用于航空航天、化工、石化、船舶等行业。然而，钛合金磨损倾向大和耐磨性差这两缺陷在一定程度上限制了其在各领域的应用。研究表明，已有很多表面改性技术应用于钛合金材料制备，如渗碳、渗氮、渗硼等[36]。但由于温度高、组织不均匀、处理时间长等原因限制了这些工艺的应用。近年来，针对钛合金在应用中存在的缺陷，较多采用激光或电弧等集中热源进行表面改性，使氮进入钛合金表面熔化区，生成一层坚硬耐磨的TiN增强相[37]。TiN在不同的环境下存在多种不同的形态，常见的有枝晶状组织、不规则棒状及块状组织。人们普遍认为，通过热喷涂或熔覆技术沉积的镍基合金涂层具有良好的表面光洁度、高硬度和优异的耐磨性[38]。然而，镍基合金涂层的粗糙微观结构可能会导致更大的重量损失[39]。因此，有几种方法可用于细化其微观结构以提高其耐磨性，特别是通过在这些涂层中添加Al2O3颗粒[40]。基于上述理论，本实验通过不同的表征手段，探究TiN粉末和Al2O3粉末在电弧熔覆镍基复合涂层中的作用机理。3.2TiN增强复合材料组织结构演变基于TC4钛合金组织特性，及其在航天航空等多个领域的广泛应用，选用TC4钛合金为本次实验的基材。基材的宏观组织如图3.1（a）所示，可看出组织均匀致密，黑白两色的组织交错分布；图3.1（b）是TC4钛合金的微观组织，它由层片状α+β相和等轴状α相组成，是典型的双态组织。图3.1基材TC4钛合金组织结构（a）宏观形态（b）微观形态由于TiN高硬度、高强度和高耐磨性常被作为复合材料的增强相所应用，故预置涂
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金与汽车轻量化技术[J]. 张妍,庞有俊,李杨. 时代汽车. 2019(19)
[2]钛合金的摩擦磨损性能及其改善方法[J]. 应扬,李磊,赵彬,贾蔚菊,李思兰,赵永庆. 有色金属材料与工程. 2019(03)
[3]有限元分析在钛合金叶轮加工中的应用[J]. 王德兵,王世康. 新技术新工艺. 2019(05)
[4]中国钛及钛合金研究和产业未来大有可为——“第十七届全国钛及钛合金学术交流会”专题采访[J]. 惠琼. 中国材料进展. 2019(05)
[5]激光熔覆制备硬质颗粒增强镍基合金复合涂层的研究进展[J]. 平学龙,符寒光,孙淑婷. 材料导报. 2019(09)
[6]国内外钛合金在海洋工程中的应用现状与展望[J]. 于宇,李嘉琪. 材料开发与应用. 2018(03)
[7]稀土对氩弧熔覆复合涂层组织和性能的影响[J]. 王永东,杨在林,胡海亭,李雨衡,姜松涛. 焊接学报. 2017(12)
[8]原位生成WC/TaC复合激光熔覆层组织研究（英文）[J]. 雍耀维,傅卫,张翔,邓琦林,杨建国. 稀有金属材料与工程. 2017(11)
[9]石墨烯在涂料中的应用[J]. 王清海,王秀娟,方健君,马胜军. 涂料技术与文摘. 2016(09)
[10]Ti6Al4V合金激光熔覆复合涂层的摩擦学和高温抗氧化性能研究[J]. 余鹏程,刘秀波,陆小龙,朱刚贤,陈瑶,石皋莲,吴少华. 中国激光. 2015(10)
本文编号：3462823
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