TiNi合金表面Zr、Mo合金层的制备及其性能研究

发布时间：2017-04-25 16:18

  本文关键词：TiNi合金表面Zr、Mo合金层的制备及其性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：TiNi合金凭借良好的形状记忆效应、超弹性、优异的生物相容性以及优良的抗空蚀性能,广泛应用于航空、航天、机械、电子、化工、能源、建筑等工程、民用和医学领域。但是其硬度低、耐磨性不足以及Ni离子的析出毒性问题,限制了其在人体环境和其他苛刻使用环境中的应用,例如空蚀。通过表面改性技术改善其表面性能是一种有效途径。本文使用双辉等离子表面合金化技术,在TiNi合金表面分别制备Zr合金层和Mo合金层,在前期工作的基础上重点分析温度对合金层形成的影响,并对Zr合金层和Mo合金层进行了表征。研究了Zr合金层和Mo合金层在干摩擦及Hank’s溶液中的摩擦磨损性能。同时研究了Zr合金层和Mo合金层在静态下及空蚀状态下的的耐腐蚀性能。得出如下主要结论:(1)采用双辉等离子表面合金化技术在TiNi合金表面制备均匀、致密的Zr合金层及Mo合金层。其中制备合金层的工艺参数为:保温温度950°C,工作气压35 Pa,保温时间2 h,压差250 V。Zr合金层和Mo合金层均由两层结构组成。由表及里分别为渗镀金属的沉积层、扩散层。Zr、Mo元素沿渗层深度方向均呈梯度降低分布。(2)Zr合金层及Mo合金层,其表面硬度较基体均显著提高。经过划痕法测试可知,合金层与基体之间具有良好的膜基结合力。Zr合金层和Mo合金层的生物相容性相对基体有了显著提高。(3)干摩擦条件下和Hank’s溶液中,Mo合金化试样、Zr合金化试样及TiNi合金基体的磨损机制均为磨粒磨损和粘着磨损,通过对比可以发现,基体发生了严重的粘着磨损,Zr合金化试样的粘着磨损次之,Mo合金化试样只有轻微的粘着磨损和刮伤。经过合金化以后的Zr合金化试样和Mo合金化试样,其表面抗粘着磨损的能力均得到有效提高。(4)对比静态下及空蚀条件下Zr合金化试样、Mo合金化试样和TiNi基体的开路电位及极化曲线,可以得出Zr合金化试样比Mo合金化试样更能提高TiNi合金基体的静态下和空蚀状态下的耐蚀性能。
【关键词】：Zr合金层 Mo合金层 摩擦磨损 耐蚀性 抗空蚀性能
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要3-5
• abstract5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 钛镍合金概述11-16
• 1.1.1 钛镍合金的结构11
• 1.1.2 钛镍合金的性能11-13
• 1.1.3 钛镍合金的应用13-14
• 1.1.4 钛镍合金表面处理技术14-16
• 1.2 双辉等离子表面合金化技术16-18
• 1.2.1 双辉等离子表面合金化技术的原理16-17
• 1.2.2 双辉等离子渗金属技术优点17
• 1.2.3 双辉等离子表面合金化技术的研究现状17-18
• 1.3 钼及钼涂层的应用18-19
• 1.3.1 钼的性质18
• 1.3.2 钼的用途18-19
• 1.4 锆及锆合金概述19-20
• 1.5 课题的提出及主要研究内容20-23
• 1.5.1 课题的提出20
• 1.5.2 课题主要研究内容20-23
• 第二章 实验设备及方法23-29
• 2.1 表面合金层的制备23-24
• 2.1.1 实验材料23
• 2.1.2 实验设备23-24
• 2.1.3 合金层的制备24
• 2.2 合金层性能的表征24
• 2.3 合金层硬度测试24-25
• 2.4 划痕法测膜基结合力25
• 2.5 合金层的生物相容性25-26
• 2.5.1 MTT方法25-26
• 2.5.2 MTT实验步骤26
• 2.6 电化学实验26-27
• 2.7 摩擦磨损实验27-29
• 第三章 钛镍合金表面合金化工艺29-41
• 3.1 工艺参数的选取29
• 3.2 工艺参数优化29-34
• 3.2.1 温度对合金层的影响29-33
• 3.2.2 温度对合金层相结构的影响33-34
• 3.3 合金层的显微硬度34-36
• 3.4 合金层结合强度测试36-38
• 3.5 合金层的生物相容性测试38-40
• 3.5.1 细胞相容性评价39-40
• 3.6 小结40-41
• 第四章 摩擦学性能研究41-51
• 4.1 干摩擦条件下的摩擦学性能41-45
• 4.1.1 摩擦系数41-43
• 4.1.2 磨痕形貌43
• 4.1.3 磨损量43-45
• 4.2 在Hank’s溶液中的摩擦学性能45-49
• 4.2.1 摩擦系数45-46
• 4.2.2 磨痕形貌46-47
• 4.2.3 磨损量47-49
• 4.3 小结49-51
• 第五章 电化学性能51-59
• 5.1 静态条件下电化学性能51-54
• 5.1.1 静态条件下的开路电位51-52
• 5.1.2 静态条件下的极化曲线52-53
• 5.1.3 静态条件下的腐蚀形貌53-54
• 5.2 空蚀条件下的电化学性能54-57
• 5.2.1 空蚀条件下的开路电位54-55
• 5.2.2 空蚀条件下极化曲线55-56
• 5.2.3 空蚀条件下的腐蚀形貌56-57
• 5.3 小结57-59
• 第六章 结论59-61
• 参考文献61-67
• 致谢67-69
• 攻读硕士论文期间发表的学术论文69

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