钛合金及其DLC镀层的摩擦电化学抛光特性研究
发布时间：2020-12-18 14:22
TC4钛合金是目前应用最多的医用钛合金材料,其具有突出的特点:低密度(高强度系数)、低模量、抗腐蚀和较好的生物相容性。而钛合金由于其本身的材料学特性,硬度较低且在摩擦过程中很容易在接触点发生黏着现象,摩擦学性能较差,也导致这种材料在进行化学机械抛光过程中容易产生粘附现象,抛光难度高,难以获得高质量抛光表面。针对以上问题首先对TC4钛合金表面进行DLC镀膜改性处理,对比研究TC4钛合金在表面改性前后的摩擦特性、电化学腐蚀特性和抛光特性的变化情况。首先是对抛光流场进行仿真分析,采用Gambit建立二维流场模型,使用fluent软件进行流场模拟,分析超声空化、超声振动频率、超声振动振幅和试件下方抛光液膜厚等因素对流场绝对压强、流速和气含率这几个流场性能参数的影响规律。由仿真结果分析得出:空化作用主要集中在试件下表面,空化作用使得试件表面流场的绝对压强、速度和气含率等参数均匀分布,获得较好的流场性能;超声振动频率和振幅的增大能够使机械去除作用增强,应根据实际抛光情况合理选择超声振动频率和振幅;试件下方抛光液膜厚最好能够大于1mm,这样才能充分发挥超声空化的作用,使试件表面流场性能保持一致,得到...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电解抛光实验装置
光术是一种可以获得全局平面化表面的超精密表化学腐蚀抛光两种工艺结合到了一起，抛光过腐蚀作用，另一方面抛光液中的磨粒对试件表械抛光的优点结合起来，既能获得高质量低损去除率[9]。统一般由试件、抛光垫和抛光液组成，其中抛械抛光系统示意图，在化学机械抛光系统工作，抛光过程中对试件施加一定的正压力，使工与抛光垫之间加入抛光液，抛光液中含有粒径粒硬度一般与被抛光工件的硬度相当，在化学件表面会与抛光液发生化学反应，工件表面工件表面的氧化膜进行机械去除，因为抛光过因此能获得超高质量的光滑表面[10,11]。
图 1-3 超声振动辅助化学机械抛光系统示意图声辅助化学机械抛光技术对铜基片进行了抛光实验：加入超声振动辅助之后能够增强工件表面钝化膜材料去除率与常规化学机械抛光相比提高了 50%-9度值也减小，抛光过程中的扭转力矩也有所降低。人将超声振动加入到化学机械抛光系统中，完成了超究超声振动给化学机械抛光带来的影响。对比加入糙度，发现加入超声振动之后硅片表面质量提高；抛光的模型，能够阐明硅片速度、超声振动频率、数是如何影响抛光质量和材料去除率的。inchun Lu等[19,20]在对试件进行化学机械抛光过程中的超声振动，通过与不加入超声振动的化学机械抛料去除率提高一倍以上，表面粗糙度、平面度也有抛光的影响情况研究，通过实验发现不同方向的超声振动对抛光效果影响很小，而竖直方向超声振动
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr基过渡层对钛合金表面类金刚石薄膜摩擦学性能的影响[J]. 王军军,何浩然,黄伟九,王林青,陈环谷,王汝强,王佳. 中国表面工程. 2018(03)
[2]生物医用钛合金材料发展现状及趋势[J]. 任军帅,张英明,谭江,隋永哲,王娟,张小荣. 材料导报. 2016(S2)
[3]类金刚石薄膜的摩擦性能及其应用[J]. 熊礼威,彭环洋,张莹,汪建华,崔晓慧. 表面技术. 2016(01)
[4]乙炔笼网形空心阴极放电特性研究[J]. 吴明忠,田修波,李慕勤,任逸群,巩春志,魏荣华. 真空科学与技术学报. 2015(12)
[5]笼网型空心阴极氩气放电特性研究[J]. 吴明忠,田修波,李慕勤,巩春志,魏荣华. 真空科学与技术学报. 2015(03)
[6]电化学抛光和阳极氧化处理后TC4钛合金表面的生物活性[J]. 许晓静,朱利华,盛新兰,张体峰,刘敏,牛小丫. 机械工程材料. 2013(11)
[7]类金刚石多层膜在不同环境下的摩擦磨损行为研究[J]. 张伟,张纾,田中章浩,徐滨士. 摩擦学学报. 2006(06)
[8]真空弧源沉积类金刚石薄膜及其性能研究[J]. 冷永祥,黄楠,孙鸿,陈俊英,万国江,王进. 功能材料. 2003(02)
[9]Ti合金化DLC膜的结构和力学性能[J]. 江晓红,陆小华,Rogachev A.V,金元生. 无机材料学报. 2002(04)
博士论文
[1]偏压调控笼形空心阴极放电特性及Si-DLC厚膜结构与性能研究[D]. 吴明忠.哈尔滨工业大学 2016
[2]超声振动辅助磨料水射流抛光冲蚀机理和工艺技术研究[D]. 吕哲.山东大学 2015
[3]化学机械抛光试验及其材料去除机理的研究[D]. 陈晓春.江南大学 2014
硕士论文
[1]钛合金及镍基合金化学机械抛光研究[D]. 史智丰.大连理工大学 2017
[2]超声辅助电化学机械抛光仿真与实验研究[D]. 常敬忠.哈尔滨工业大学 2017
[3]钛合金化学机械抛光及纳米压痕阵列表面制造研究[D]. 段能东.大连理工大学 2016
[4]含氢类金刚石膜生长及摩擦机理研究[D]. 陈羿男.清华大学 2015
[5]反应溅射TiN梯度薄膜及其力学性能研究[D]. 杜菲菲.东北大学 2014
本文编号：2924148
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：101 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电解抛光实验装置
光术是一种可以获得全局平面化表面的超精密表化学腐蚀抛光两种工艺结合到了一起，抛光过腐蚀作用，另一方面抛光液中的磨粒对试件表械抛光的优点结合起来，既能获得高质量低损去除率[9]。统一般由试件、抛光垫和抛光液组成，其中抛械抛光系统示意图，在化学机械抛光系统工作，抛光过程中对试件施加一定的正压力，使工与抛光垫之间加入抛光液，抛光液中含有粒径粒硬度一般与被抛光工件的硬度相当，在化学件表面会与抛光液发生化学反应，工件表面工件表面的氧化膜进行机械去除，因为抛光过因此能获得超高质量的光滑表面[10,11]。
图 1-3 超声振动辅助化学机械抛光系统示意图声辅助化学机械抛光技术对铜基片进行了抛光实验：加入超声振动辅助之后能够增强工件表面钝化膜材料去除率与常规化学机械抛光相比提高了 50%-9度值也减小，抛光过程中的扭转力矩也有所降低。人将超声振动加入到化学机械抛光系统中，完成了超究超声振动给化学机械抛光带来的影响。对比加入糙度，发现加入超声振动之后硅片表面质量提高；抛光的模型，能够阐明硅片速度、超声振动频率、数是如何影响抛光质量和材料去除率的。inchun Lu等[19,20]在对试件进行化学机械抛光过程中的超声振动，通过与不加入超声振动的化学机械抛料去除率提高一倍以上，表面粗糙度、平面度也有抛光的影响情况研究，通过实验发现不同方向的超声振动对抛光效果影响很小，而竖直方向超声振动
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cr基过渡层对钛合金表面类金刚石薄膜摩擦学性能的影响[J]. 王军军,何浩然,黄伟九,王林青,陈环谷,王汝强,王佳. 中国表面工程. 2018(03)
[2]生物医用钛合金材料发展现状及趋势[J]. 任军帅,张英明,谭江,隋永哲,王娟,张小荣. 材料导报. 2016(S2)
[3]类金刚石薄膜的摩擦性能及其应用[J]. 熊礼威,彭环洋,张莹,汪建华,崔晓慧. 表面技术. 2016(01)
[4]乙炔笼网形空心阴极放电特性研究[J]. 吴明忠,田修波,李慕勤,任逸群,巩春志,魏荣华. 真空科学与技术学报. 2015(12)
[5]笼网型空心阴极氩气放电特性研究[J]. 吴明忠,田修波,李慕勤,巩春志,魏荣华. 真空科学与技术学报. 2015(03)
[6]电化学抛光和阳极氧化处理后TC4钛合金表面的生物活性[J]. 许晓静,朱利华,盛新兰,张体峰,刘敏,牛小丫. 机械工程材料. 2013(11)
[7]类金刚石多层膜在不同环境下的摩擦磨损行为研究[J]. 张伟,张纾,田中章浩,徐滨士. 摩擦学学报. 2006(06)
[8]真空弧源沉积类金刚石薄膜及其性能研究[J]. 冷永祥,黄楠,孙鸿,陈俊英,万国江,王进. 功能材料. 2003(02)
[9]Ti合金化DLC膜的结构和力学性能[J]. 江晓红,陆小华,Rogachev A.V,金元生. 无机材料学报. 2002(04)
博士论文
[1]偏压调控笼形空心阴极放电特性及Si-DLC厚膜结构与性能研究[D]. 吴明忠.哈尔滨工业大学 2016
[2]超声振动辅助磨料水射流抛光冲蚀机理和工艺技术研究[D]. 吕哲.山东大学 2015
[3]化学机械抛光试验及其材料去除机理的研究[D]. 陈晓春.江南大学 2014
硕士论文
[1]钛合金及镍基合金化学机械抛光研究[D]. 史智丰.大连理工大学 2017
[2]超声辅助电化学机械抛光仿真与实验研究[D]. 常敬忠.哈尔滨工业大学 2017
[3]钛合金化学机械抛光及纳米压痕阵列表面制造研究[D]. 段能东.大连理工大学 2016
[4]含氢类金刚石膜生长及摩擦机理研究[D]. 陈羿男.清华大学 2015
[5]反应溅射TiN梯度薄膜及其力学性能研究[D]. 杜菲菲.东北大学 2014
本文编号：2924148
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