氮化/TiSiCN（Ag）复合涂层的微结构调控及其磨蚀性能研究

发布时间：2023-10-16 19:55

　　钛合金以其明显的性能优势而被广泛应用于海工装备,但南海极端的服役环境迫使人们提高其综合性能。本文采用高温气体渗氮和多弧离子镀技术在Ti6Al4V表面进行氮化并构筑TiSiCN(Ag)涂层,得到了一种综合性能优异的氮化/TiSiCN(Ag)双处理复合涂层。系统研究了涂层的组成结构、力学性能和磨蚀性能。主要研究结果如下:(1)气体渗氮后钛合金表面氮化层存在表面氮化物层和次表面氮的扩散层,表面形成了钛的氮化物相(δ-TiN、ε-Ti₂N)。表面硬度可达25 GPa,摩擦系数(0.2966)和磨损率(4.732×10^-5 mm³/N·m)相比合金本身都有明显的改善。(2)氮化/TiSiCN双处理复合涂层具有最大硬度值(33 GPa)和高的承载能力(88 N),两种表面改性起到了良好的相互促进作用。在人工海水中其优异的磨蚀性能归因于磨损机制的改变(滑动变滚动)、石墨化的产生以及涂层的高硬度值。腐蚀导致的总磨损量的增加决定了协同作用的总程度。(3)TiSiCN(Ag)涂层具有独特的多拱形层状结构,其具有最大硬度(37.8GPa)、良...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 钛合金的应用前景
    1.3 渗氮技术
    1.4 物理气相沉积技术
    1.5 论文主要研究内容
2 实验材料及表征测试方法
    2.1 两种表面改性处理工艺
        2.1.1 气体渗氮工艺
        2.1.2 物理气相沉积工艺
    2.2 材料的表征
        2.2.1 扫描电子显微镜
        2.2.2 X-射线衍射仪
        2.2.3 X-射线光电子能谱仪
        2.2.4 纳米压痕仪
        2.2.5 划痕测试仪
        2.2.6 摩擦磨损试验机
        2.2.7 磨蚀性能测试平台
        2.2.8 其他表征方法
3 氮化/TiSiCN双处理复合涂层的结构与性能研究
    3.1 引言
    3.2 钛合金表面氮化层的结构及摩擦腐蚀性能
        3.2.1 氮化层的形貌及物相分析
        3.2.2 硬度分析
        3.2.3 摩擦磨损性能分析
        3.2.4 腐蚀性能分析
    3.3 氮化/TiSiCN涂层的结构及性能
        3.3.1 结构与物相组成
        3.3.2 机械性能测试
        3.3.3 空气中的摩擦学性能
        3.3.4 人工海水中的磨蚀行为
    3.4 本章小结
4 氮化/TiSiCN(Ag)双处理复合涂层的结构与性能研究
    4.1 引言
    4.2 TiSiCN(Ag)涂层的结构设计与性能分析
        4.2.1 涂层结构设计
        4.2.2 结构与组成
        4.2.3 机械性能
        4.2.4 空气中的摩擦学性能
        4.2.5 磨蚀性能
    4.3 氮化/TiSiCN(Ag)双处理复合涂层的结构与性能
        4.3.1 结构与物相组成
        4.3.2 硬度分析
        4.3.3 磨蚀性能
    4.4 本章小结
5 工作总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表论文及研究成果汇总
致谢



本文编号：3854547