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超声辅助微弧氧化Ti-13Nb-13Zr合金制备仿生涂层及其断裂力学性能

发布时间:2019-03-12 17:01
【摘要】:为了提高微弧氧化钛合金制备的脆性仿生涂层的断裂力学性能,利用超声辅助微弧氧化复合工艺在Ti-13Nb-13Zr合金表面制备了钙磷生物涂层。通过压痕法测试分析了涂层断裂韧性,采用扫描电镜和X射线衍射仪测试了涂层表面形貌和相组成,并与微弧氧化制备的涂层性能进行了比较,分析了增韧原因。结果表明,引入超声后,微弧放电电压下降了40V,涂层致密层明显增厚;相同电源占空比条件下,超声工艺所制备涂层的断裂韧性相比无超声工艺都有所提高。部分锐钛矿相TiO_2转变为金红石相的相变增韧,超声空化效应引起的涂层致密化和增厚效果,以及微裂纹的均匀分布,是促使涂层断裂力学性能提高的主要原因。该复合工艺实现了微弧氧化钛合金生物涂层的增韧。
[Abstract]:In order to improve the fracture mechanics performance of the brittle bionic coating prepared by the micro-arc oxidation titanium alloy, a calcium-phosphorus biological coating is prepared on the surface of the Ti-13Nb-13Zr alloy by an ultrasonic-assisted micro-arc oxidation composite process. The fracture toughness of the coating was analyzed by means of indentation method. The morphology and phase composition of the coating were measured by scanning electron microscope and X-ray diffractometer. The properties of the coatings prepared by micro-arc oxidation were compared, and the reasons for toughening were analyzed. The results show that, after the introduction of ultrasound, the micro-arc discharge voltage is reduced by 40 V, and the dense layer of the coating is obviously thickened; under the condition of the same power duty ratio, the fracture toughness of the coating prepared by the ultrasonic process is improved compared with that of the non-ultrasonic process. The transformation of some of the anatase-phase TiO _ 2 into the phase-change toughening of the rutile phase, the densification and thickening of the coating due to the ultrasonic cavitation effect, and the uniform distribution of the micro-cracks are the main reasons for the improvement of the fracture mechanics performance of the coating. The composite process realizes the toughening of the micro-arc oxidation titanium alloy biological coating.
【作者单位】: 沈阳理工大学机械工程学院;辽宁科技大学机械工程及自动化学院;
【基金】:2014年国家科技重大专项项目(2014ZX04015021) 2016年高层次人才科研支持计划(4441102C001)
【分类号】:TG174.4

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