强流脉冲电子束作用下TC4钛合金表面Cr及Mo合金化的微观结构与性能
发布时间：2021-07-15 22:07
本课题采用强流脉冲电子束（HCPEB）设备分别辐照预涂覆Cr或Mo金属粉末的TC4钛合金材料表面,使其实现材料表面合金化,Cr-TC4体系和Mo-TC4体系的辐照次数是电子束实验中的实验变量,实验均在10次、20次和30次辐照下进行。电子束实验结束后,使用X射线衍射（XRD）、光镜（OM）、扫描电镜（SEM）、3D激光扫描系统（3D LSM）和透射电镜（TEM）详细且系统的表征辐照合金化处理样品表面的相组成、微观形貌和结构和粗糙度,并分析辐照合金化前后以及不同辐照次数下的变化。之后采用显微硬度计、摩擦磨损试验机以及电化学工作站分别测试了辐照合金化前后样品表面的显微硬度值、摩擦系数及磨损率、自腐蚀电位及自腐蚀电流密度,并根据成分组成和微观结构分析材料表面性能变化的机理。电子束合金化后,两个体系（Cr-TC4体系和Mo-TC4体系）的XRD图谱分析结果表明表面由初始的α+β双相转变为α’+β相结构,且均有新相生成,Cr-TC4体系生成了Cr2Ti Laves相,Mo-TC4体系生成了Al5Mo金属间化合物。OM和SEM的表征结果显示,电子束轰击后...
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-Ti和β-Ti的晶体结构示意图
图 1.2 机械球磨 5h 后纯钛表面的 Ti-Cu 合金层[36]Fig.1.2 Ti-Cu alloy layer on the surface of pure titanium after mechanical ball milling for 5 h.1.3.2 离子束注入技术离子注入是在真空条件下，利用高能离子束(能量为 100 keV 量级)轰击基体材料表面，离子束与工件中的原子发生一系列物理或化学反应，改变了材料表面的结构和化学成分，进而改善材料表面性能的一种表面处理工艺。与其他处理方法相比，离子束注入技术具有以下特征：(1) 结合良好，注入层与基材之间没有明显的界面；(2) 注入元素在表面层中的分布均匀；(3) 注入过程可选温度范围广泛，低温、中温和高温条件下均可进行处理。王斐杰[38]向 TC4 钛合金表面注入高能、不同剂量的氮离子，发现注入后材料表层的组织发生变化，形成了大量位错和孪晶等缺陷，并且生成了 TiN、Ti2AlN等化合物，注入层的硬度和抗磨损性能提高，表层得到强化。冷崇燕[39]通过 Ag 离
图 1.3 Ta+Ag 离子注入 TC4 钛合金表面改性层层状结构模型[39] Layered structure model of surface modified layer of Ti6Al4V alloy implanted b光表面合金化技术表面合金化技术(Laser Surface Alloying, LSA)是指利用高能密度料表面，加热熔化基体材料表层和合金化元素，熔池的冲击搅拌混合入基体形成新的表面合金层[40-41]。LSA 处理过程中，材料表金和化学变化，同时能够在金属表层中生成传统冶炼技术难以获某些化合物。春[42]采用 Al+Pb 混合粉末对 TC4 钛合金进行 LSA 处理，在基体Al3、TiAl 和少量 Al 为主的合金层，显著提高了 TC4 钛合金的高温性能。刘新弟[43]利用 LSA 技术将 WC 颗粒与 TA15 钛合金粉末合金表面，制得了以初生及共晶 TiC/(TiW)C 为主的表面合
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外钛合金在海洋工程中的应用现状与展望[J]. 于宇,李嘉琪. 材料开发与应用. 2018(03)
[2]强流脉冲电子束作用下铝钨合金的表面合金化[J]. 关庆丰,张远望,孙潇,张超仁,吕鹏,张从林. 吉林大学学报(工学版). 2017(04)
[3]钛产业发展概述及我国的机遇、挑战与对策[J]. 王本力. 新材料产业. 2017(03)
[4]钛及钛合金材料经济性及低成本方法论述[J]. 李献民,刘立,董洁,赵普. 中国材料进展. 2015(05)
[5]航空用钛合金研究进展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文静. 中国有色金属学报. 2015(02)
[6]强流脉冲电子束作用下金属锆的微观结构与应力状态[J]. 蔡杰,季乐,杨盛志,张在强,刘世超,李艳,王晓彤,关庆丰. 物理学报. 2013(15)
[7]激光表面合金化技术及其应用[J]. 荣烈润. 金属加工(热加工). 2012(S2)
[8]强流脉冲电子束作用下纯铜的微观结构与腐蚀性能[J]. 关庆丰,邹阳,张在强,关锦彤,苏景新,王志平. 吉林大学学报(工学版). 2013(04)
[9]钛合金加工机床[J]. 张曙,张炳生,谭为民. 制造技术与机床. 2012(10)
[10]表面工程的发展及思考[J]. 涂铭旌,欧忠文. 中国表面工程. 2012(05)
博士论文
[1]DD3单晶高温合金强流脉冲电子束表面改性研究[D]. 邹慧.天津大学 2011
[2]Ta和Ag离子注入Ti6A14V合金表面改性研究[D]. 冷崇燕.昆明理工大学 2008
[3]强流脉冲电子束材料表面改性基础研究：在金属及金属间化合物上的应用[D]. 邹建新.大连理工大学 2007
[4]强流脉冲电子束作用下金属材料的微观结构状态[D]. 关庆丰.吉林大学 2005
[5]模具钢电子束表面改性及应用基础研究[D]. 吴爱民.大连理工大学 2002
硕士论文
[1]强流脉冲电子束作用下Zr-702和Zr-4合金的微观结构及性能[D]. 杨珅.江苏大学 2016
[2]强流脉冲电子束表面合金化的数值模拟[D]. 李光芝.大连理工大学 2015
[3]纯钛及钛合金的强流脉冲电子束表面改性研究[D]. 蔡阳.上海工程技术大学 2015
[4]强流脉冲电子束放电特性与GCr15钢表面合金化辐照工艺研究[D]. 谢迪.哈尔滨工业大学 2014
[5]TC4合金表面等离子渗Zr及Zr-N复合渗层制备及性能研究[D]. 陈凯.太原理工大学 2014
[6]强流脉冲电子束40CrNiMo7钢表面改性实验研究[D]. 韩丹.大连理工大学 2013
[7]钛合金TC11等离子表面渗Mo的摩擦磨损性能[D]. 郭凯.南京航空航天大学 2012
[8]钛合金表面等离子碳氮化工艺及性能研究[D]. 吴宏亮.南京航空航天大学 2012
[9]机械合金化法制备Ti-Al、Ti-Al-Cr非晶复合涂层及其晶化研究[D]. 胡永志.南京航空航天大学 2012
[10]TC4合金等离子渗Mo与Mo-Cr共渗的腐蚀及高温氧化性能研究[D]. 任蓓蕾.南京航空航天大学 2011
本文编号：3286551
【文章来源】：江苏大学江苏省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
α-Ti和β-Ti的晶体结构示意图
图 1.2 机械球磨 5h 后纯钛表面的 Ti-Cu 合金层[36]Fig.1.2 Ti-Cu alloy layer on the surface of pure titanium after mechanical ball milling for 5 h.1.3.2 离子束注入技术离子注入是在真空条件下，利用高能离子束(能量为 100 keV 量级)轰击基体材料表面，离子束与工件中的原子发生一系列物理或化学反应，改变了材料表面的结构和化学成分，进而改善材料表面性能的一种表面处理工艺。与其他处理方法相比，离子束注入技术具有以下特征：(1) 结合良好，注入层与基材之间没有明显的界面；(2) 注入元素在表面层中的分布均匀；(3) 注入过程可选温度范围广泛，低温、中温和高温条件下均可进行处理。王斐杰[38]向 TC4 钛合金表面注入高能、不同剂量的氮离子，发现注入后材料表层的组织发生变化，形成了大量位错和孪晶等缺陷，并且生成了 TiN、Ti2AlN等化合物，注入层的硬度和抗磨损性能提高，表层得到强化。冷崇燕[39]通过 Ag 离
图 1.3 Ta+Ag 离子注入 TC4 钛合金表面改性层层状结构模型[39] Layered structure model of surface modified layer of Ti6Al4V alloy implanted b光表面合金化技术表面合金化技术(Laser Surface Alloying, LSA)是指利用高能密度料表面，加热熔化基体材料表层和合金化元素，熔池的冲击搅拌混合入基体形成新的表面合金层[40-41]。LSA 处理过程中，材料表金和化学变化，同时能够在金属表层中生成传统冶炼技术难以获某些化合物。春[42]采用 Al+Pb 混合粉末对 TC4 钛合金进行 LSA 处理，在基体Al3、TiAl 和少量 Al 为主的合金层，显著提高了 TC4 钛合金的高温性能。刘新弟[43]利用 LSA 技术将 WC 颗粒与 TA15 钛合金粉末合金表面，制得了以初生及共晶 TiC/(TiW)C 为主的表面合
【参考文献】：
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[1]国内外钛合金在海洋工程中的应用现状与展望[J]. 于宇,李嘉琪. 材料开发与应用. 2018(03)
[2]强流脉冲电子束作用下铝钨合金的表面合金化[J]. 关庆丰,张远望,孙潇,张超仁,吕鹏,张从林. 吉林大学学报(工学版). 2017(04)
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[5]航空用钛合金研究进展[J]. 金和喜,魏克湘,李建明,周建宇,彭文静. 中国有色金属学报. 2015(02)
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[7]激光表面合金化技术及其应用[J]. 荣烈润. 金属加工(热加工). 2012(S2)
[8]强流脉冲电子束作用下纯铜的微观结构与腐蚀性能[J]. 关庆丰,邹阳,张在强,关锦彤,苏景新,王志平. 吉林大学学报(工学版). 2013(04)
[9]钛合金加工机床[J]. 张曙,张炳生,谭为民. 制造技术与机床. 2012(10)
[10]表面工程的发展及思考[J]. 涂铭旌,欧忠文. 中国表面工程. 2012(05)
博士论文
[1]DD3单晶高温合金强流脉冲电子束表面改性研究[D]. 邹慧.天津大学 2011
[2]Ta和Ag离子注入Ti6A14V合金表面改性研究[D]. 冷崇燕.昆明理工大学 2008
[3]强流脉冲电子束材料表面改性基础研究：在金属及金属间化合物上的应用[D]. 邹建新.大连理工大学 2007
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硕士论文
[1]强流脉冲电子束作用下Zr-702和Zr-4合金的微观结构及性能[D]. 杨珅.江苏大学 2016
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[10]TC4合金等离子渗Mo与Mo-Cr共渗的腐蚀及高温氧化性能研究[D]. 任蓓蕾.南京航空航天大学 2011
本文编号：3286551
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