贫铀及其Ti/TiN多层涂层的切向微动磨损性能研究
发布时间：2021-05-06 04:57
金属铀因其独特的材料特性和核性能而应用于核电站设备和核武器装置。为满足工程设计中的连接和结构需求,铀在使用过程中难免会与其他材料发生接触。尤其在运输或服役过程中接触界面间会受到不同频率的振动,从而发生极小位移幅值的相对运动,这种相对运动会导致表面发生微动损伤。微动损伤会诱发材料表面局部疲劳裂纹萌生与扩展,使服役寿命显著低于常规疲劳。因此,开展贫铀切向微动磨损的研究,不仅对核电站设备和核武器装置中铀的抗微动损伤提供理论指导,也对认识和深化微动损伤机理有重要作用。本文利用多弧离子镀在贫铀基体上制备了 Ti/TiN多层涂层,并借助扫描电镜（SEM）、俄歇电子能谱（AES）、X射线衍射（XRD）等分析了多层涂层的结构和性质。采用球/平面接触方式,在MFT-6000设备上开展了贫铀及其Ti/TiN多层涂层的切向微动磨损性能研究,利用光学显微镜（OM）、SEM及配置的能谱仪（EDX）、白光干涉仪等对磨痕进行微观分析,并结合Ft-D曲线,系统揭示了贫铀及其Ti/TiN多层涂层的微动损伤机理和运行行为,得出了以下结论:（1）Ti/TiN多层涂层表面是由许多大小均一的颗粒组成,且涂层表面结构致密无孔隙和...
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 贫铀的研究进展
1.2.1 贫铀的腐蚀性能
1.2.2 贫铀的摩擦学性能
1.3 微动摩擦学概述
1.3.1 微动的定义和分类
1.3.2 微动图理论
1.3.3 微动摩擦学研究现状
1.4 本文选题意义和研究内容
1.4.1 本文选题的意义
1.4.2 本文的研究内容
第2章 试验材料和研究方法
2.1 切向微动的试验装置
2.2 切向微动试验方法与试验参数
2.2.1 切向微动试验方法
2.2.2 试验参数
2.3 试验材料
2.4 Ti/TiN多层涂层制备与表征
2.4.1 Ti/TiN多层涂层制备
2.4.2 Ti/TiN多层涂层表征
2.5 损伤形貌的微观分析方法
2.5.1 磨痕形貌分析
2.5.2 表面轮廓和磨损率测定
2.5.3 微区化学成分分析
第3章 贫铀的微动磨损性能
3.1 不同位移幅值的影响
3.1.1 微动运行特征
3.1.2 摩擦系数分析
3.1.3 表面形貌
3.1.4 磨损量分析
3.2 不同载荷的影响
3.1.1 微动运行特征
3.1.2 摩擦系数
3.1.3 表面形貌
3.1.4 磨损量分析
3.3 本章小结
第4章 Ti/TiN多层涂层的微动磨损性能
4.1 不同位移幅值对Ti/TiN多层涂层的影响
4.1.1 微动运行特征
4.1.2 摩擦系数
4.1.3 表面形貌及化学分析
4.1.4 磨损量分析
4.2 不同载荷的影响
4.2.1 微动运行特征
4.2.2 摩擦系数
4.2.3 表面形貌及化学分析
4.2.4 磨损量分析
4.3 不同循环次数对磨痕形貌的影响
4.4 本章小结
结论
展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮离子注入浓度对钛及其合金扭动微动磨损性能的影响（英文）[J]. 李正阳,蔡振兵,吴艳萍,朱旻昊. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(02)
[2]扭动微动磨损的研究进展和现状[J]. 蔡振兵,朱旻昊. 中国表面工程. 2014(04)
[3]纯钛与Ti6Al7Nb合金氮离子注入层在小牛血清溶液中的扭动微动磨损试验研究[J]. 朱永奎,蔡振兵,张广安,彭金方,沈明学,沈火明,朱旻昊. 摩擦学学报. 2013(02)
[4]贫铀表面钛镀层的抗腐蚀性能研究[J]. 王庆富,刘清和,陈林,帅茂兵,王晓红,郎定木,刘卫华. 稀有金属材料与工程. 2012(03)
[5]微动疲劳研究进展[J]. 沈明学,彭金方,郑健峰,宋川,莫继良,朱旻昊. 材料工程. 2010(12)
[6]TiN/Ti复合涂层高温微动磨损特性研究[J]. 古柏林,刘捍卫,朱旻昊,张鹏程,周仲荣. 中国表面工程. 2010(03)
[7]X射线衍射法研究铀在水气中的腐蚀[J]. 张延志,管卫军,王勤国,帅茂兵,赖新春. 核化学与放射化学. 2008(01)
[8]金属铀在水气气氛中加速腐蚀的实验研究[J]. 熊必涛,蒙大桥,杨维才,罗文华,张广丰,卢勇杰. 原子能科学技术. 2005(03)
[9]铀铌合金在O2气氛中氧化初期的XPS研究[J]. 伏晓国,刘柯钊,汪小琳,柏朝茂,赵正平. 核技术. 2001(10)
[10]关于复合式微动的研究[J]. 朱旻昊,周仲荣. 摩擦学学报. 2001(03)
博士论文
[1]扭动微动磨损机理研究[D]. 蔡振兵.西南交通大学 2009
硕士论文
[1]铀表面氮化对铀上镀钛界面结合的影响[D]. 罗志鹏.中国工程物理研究院 2015
本文编号：3171280
【文章来源】：西南交通大学四川省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：64 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 引言
1.2 贫铀的研究进展
1.2.1 贫铀的腐蚀性能
1.2.2 贫铀的摩擦学性能
1.3 微动摩擦学概述
1.3.1 微动的定义和分类
1.3.2 微动图理论
1.3.3 微动摩擦学研究现状
1.4 本文选题意义和研究内容
1.4.1 本文选题的意义
1.4.2 本文的研究内容
第2章 试验材料和研究方法
2.1 切向微动的试验装置
2.2 切向微动试验方法与试验参数
2.2.1 切向微动试验方法
2.2.2 试验参数
2.3 试验材料
2.4 Ti/TiN多层涂层制备与表征
2.4.1 Ti/TiN多层涂层制备
2.4.2 Ti/TiN多层涂层表征
2.5 损伤形貌的微观分析方法
2.5.1 磨痕形貌分析
2.5.2 表面轮廓和磨损率测定
2.5.3 微区化学成分分析
第3章 贫铀的微动磨损性能
3.1 不同位移幅值的影响
3.1.1 微动运行特征
3.1.2 摩擦系数分析
3.1.3 表面形貌
3.1.4 磨损量分析
3.2 不同载荷的影响
3.1.1 微动运行特征
3.1.2 摩擦系数
3.1.3 表面形貌
3.1.4 磨损量分析
3.3 本章小结
第4章 Ti/TiN多层涂层的微动磨损性能
4.1 不同位移幅值对Ti/TiN多层涂层的影响
4.1.1 微动运行特征
4.1.2 摩擦系数
4.1.3 表面形貌及化学分析
4.1.4 磨损量分析
4.2 不同载荷的影响
4.2.1 微动运行特征
4.2.2 摩擦系数
4.2.3 表面形貌及化学分析
4.2.4 磨损量分析
4.3 不同循环次数对磨痕形貌的影响
4.4 本章小结
结论
展望
致谢
参考文献
攻读硕士期间发表论文及科研成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]氮离子注入浓度对钛及其合金扭动微动磨损性能的影响（英文）[J]. 李正阳,蔡振兵,吴艳萍,朱旻昊. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2017(02)
[2]扭动微动磨损的研究进展和现状[J]. 蔡振兵,朱旻昊. 中国表面工程. 2014(04)
[3]纯钛与Ti6Al7Nb合金氮离子注入层在小牛血清溶液中的扭动微动磨损试验研究[J]. 朱永奎,蔡振兵,张广安,彭金方,沈明学,沈火明,朱旻昊. 摩擦学学报. 2013(02)
[4]贫铀表面钛镀层的抗腐蚀性能研究[J]. 王庆富,刘清和,陈林,帅茂兵,王晓红,郎定木,刘卫华. 稀有金属材料与工程. 2012(03)
[5]微动疲劳研究进展[J]. 沈明学,彭金方,郑健峰,宋川,莫继良,朱旻昊. 材料工程. 2010(12)
[6]TiN/Ti复合涂层高温微动磨损特性研究[J]. 古柏林,刘捍卫,朱旻昊,张鹏程,周仲荣. 中国表面工程. 2010(03)
[7]X射线衍射法研究铀在水气中的腐蚀[J]. 张延志,管卫军,王勤国,帅茂兵,赖新春. 核化学与放射化学. 2008(01)
[8]金属铀在水气气氛中加速腐蚀的实验研究[J]. 熊必涛,蒙大桥,杨维才,罗文华,张广丰,卢勇杰. 原子能科学技术. 2005(03)
[9]铀铌合金在O2气氛中氧化初期的XPS研究[J]. 伏晓国,刘柯钊,汪小琳,柏朝茂,赵正平. 核技术. 2001(10)
[10]关于复合式微动的研究[J]. 朱旻昊,周仲荣. 摩擦学学报. 2001(03)
博士论文
[1]扭动微动磨损机理研究[D]. 蔡振兵.西南交通大学 2009
硕士论文
[1]铀表面氮化对铀上镀钛界面结合的影响[D]. 罗志鹏.中国工程物理研究院 2015
本文编号：3171280
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