LPES法TC4钛合金表面稀土催化碳氮共渗研究
发布时间：2021-08-11 20:02
钛合金由于其比强度高、耐蚀性好等突出优点,在航空航天领域具有重要应用。但是钛合金硬度低、易粘着磨损的问题制约了钛合金作为传动件在航空航天领域的应用。通过碳氮共渗表面强化技术在钛合金表面制备碳氮共渗层是解决钛合金硬度低耐磨性差问题的有效途径。液相等离子体电解技术（Liquid Plasma Electrolytic Saturation,LPES）作为一种新兴的表面处理技术,具有处理效率高、工艺简单、适用范围广等优点。本文采用LPES法对TC4钛合金表面进行稀土催化碳氮共渗处理,研究稀土催化碳氮共渗的原理与工艺,为推动钛合金材料作为传动件的应用提供技术基础。本文完成的主要研究工作及成果如下:1.通过理论计算、仿真分析和实验研究了LPES法碳氮共渗体系中的温度,试样表面和中心温度的计算值、仿真值和测量值表明输入电压是影响LPES法碳氮共渗体系温度的关键因素,试样-气膜-电解液体系温度的研究结果对于LPES法碳氮共渗处理电压的选择具有指导意义。2.建立了LPES法碳氮共渗的原子扩散模型,研究了渗层中原子浓度的变化,结果表明原子表面浓度、扩散时间、扩散温度和扩散激活能均是影响渗层中原子浓度的关...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钛晶格结构
机身蒙皮、框架、大梁、隔板、铆钉和主起落架[10]。高温钛合金使用温度由 20 世纪 50 年代的350℃提高到目前的 600℃，主要用于制造航空发动机高压压气机轮盘和低压涡轮叶片等零件[11-12]。600℃以上，蠕变抗力和高温抗氧化性的急剧下降限制了钛合金向更高温度发展。阻燃钛合金有效降低了钛燃烧事故的发生，满足了高推重比航空发动机的需求，应用于发动机、尾喷管、加力燃烧室和矢量喷口[13]。损伤容限钛合金具有高断裂韧性和较慢的裂纹扩展速率，由于其突出的强韧性匹配被广泛用于各类飞机的大型整体框梁类重要承力构件[14]。（a）飞机蒙皮 （b）发动机叶片
（a）核潜艇壳体 （b）船舶上的螺旋桨图 1.3 钛合金在船艇领域的应用在医疗卫生领域，钛合金由于密度低和人体良好的亲和性被应用于人体植入（如图 1.4 所示）[17-18]。钛合金作为人体植入常用材料，低密度减轻了人体的负荷量，弹性模量低有利于减少骨头对植入物的应力屏蔽效应。钛合金作为一种生物惰性金属材料，在人体环境中有优良的耐蚀性，且与人体相容性好，不易产生人体污染和过敏反应。目前医用钛合金主要应用于硬骨替代和口腔修复领域。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛表面微弧氧化TiO2/HA复合层的制备[J]. 王晓琳,张贤琳,马建威,李宝娥,李海鹏,刘世敏. 河北工业大学学报. 2017(06)
[2]钛合金表面耐磨处理技术研究现状[J]. 张文毓. 全面腐蚀控制. 2017(02)
[3]应用拉普拉斯变换和留数法求解常见非稳态扩散情况下的菲克定律[J]. 丁锐,桂泰江,蒋建明,余海斌. 数学的实践与认识. 2017(01)
[4]钛及其合金粉末制备技术在俄罗斯的研究现状[J]. 李艳春,王阳,宋美慧,张煜,张晓臣. 黑龙江科学. 2016(06)
[5]TC4钛合金直流液相等离子体法强化层的生长[J]. 闫鹏庆,卢文壮,刘森,潘韩飞,张吴晖,左敦稳. 中国表面工程. 2015(06)
[6]等离子体电解处理中工件表面温度计算与测量[J]. 乔宝蓉,黄洁雯,樊新民. 材料热处理学报. 2015(07)
[7]温度对碳热还原制备TiC、TiN的影响研究[J]. 郭亚琴,白晨光,吕学伟,王华,邓青宇,马世伟. 功能材料. 2013(23)
[8]TC4-DT钛合金磨削表面特性及其摩擦磨损性能[J]. 胥军,卢文壮,王晗,朱延松,黄群超,左敦稳. 航空学报. 2014(02)
[9]温度对TC4钛合金磨损性能和摩擦系数的影响[J]. 姚小飞,谢发勤,韩勇,赵国仙,吴向清. 稀有金属材料与工程. 2012(08)
[10]40Cr钢液相等离子体电解氮碳共渗层的组织与性能[J]. 杨群,樊新民,黄洁雯. 金属热处理. 2012(06)
博士论文
[1]齿轮用TC21-DT钛合金表面稀土—硼共渗强化及其磨削加工研究[D]. 朱延松.南京航空航天大学 2015
硕士论文
[1]钢表面电解液等离子体微弧碳氮共渗层的制备及性能研究[D]. 盛银莹.暨南大学 2016
[2]20CrMnTi液相等离子电解碳氮共渗研究[D]. 郭文廷.南昌航空大学 2012
[3]中碳钢液相感应碳氮共渗研究[D]. 周凌云.南京理工大学 2012
本文编号：3336805
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
钛晶格结构
机身蒙皮、框架、大梁、隔板、铆钉和主起落架[10]。高温钛合金使用温度由 20 世纪 50 年代的350℃提高到目前的 600℃，主要用于制造航空发动机高压压气机轮盘和低压涡轮叶片等零件[11-12]。600℃以上，蠕变抗力和高温抗氧化性的急剧下降限制了钛合金向更高温度发展。阻燃钛合金有效降低了钛燃烧事故的发生，满足了高推重比航空发动机的需求，应用于发动机、尾喷管、加力燃烧室和矢量喷口[13]。损伤容限钛合金具有高断裂韧性和较慢的裂纹扩展速率，由于其突出的强韧性匹配被广泛用于各类飞机的大型整体框梁类重要承力构件[14]。（a）飞机蒙皮 （b）发动机叶片
（a）核潜艇壳体 （b）船舶上的螺旋桨图 1.3 钛合金在船艇领域的应用在医疗卫生领域，钛合金由于密度低和人体良好的亲和性被应用于人体植入（如图 1.4 所示）[17-18]。钛合金作为人体植入常用材料，低密度减轻了人体的负荷量，弹性模量低有利于减少骨头对植入物的应力屏蔽效应。钛合金作为一种生物惰性金属材料，在人体环境中有优良的耐蚀性，且与人体相容性好，不易产生人体污染和过敏反应。目前医用钛合金主要应用于硬骨替代和口腔修复领域。
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛表面微弧氧化TiO2/HA复合层的制备[J]. 王晓琳,张贤琳,马建威,李宝娥,李海鹏,刘世敏. 河北工业大学学报. 2017(06)
[2]钛合金表面耐磨处理技术研究现状[J]. 张文毓. 全面腐蚀控制. 2017(02)
[3]应用拉普拉斯变换和留数法求解常见非稳态扩散情况下的菲克定律[J]. 丁锐,桂泰江,蒋建明,余海斌. 数学的实践与认识. 2017(01)
[4]钛及其合金粉末制备技术在俄罗斯的研究现状[J]. 李艳春,王阳,宋美慧,张煜,张晓臣. 黑龙江科学. 2016(06)
[5]TC4钛合金直流液相等离子体法强化层的生长[J]. 闫鹏庆,卢文壮,刘森,潘韩飞,张吴晖,左敦稳. 中国表面工程. 2015(06)
[6]等离子体电解处理中工件表面温度计算与测量[J]. 乔宝蓉,黄洁雯,樊新民. 材料热处理学报. 2015(07)
[7]温度对碳热还原制备TiC、TiN的影响研究[J]. 郭亚琴,白晨光,吕学伟,王华,邓青宇,马世伟. 功能材料. 2013(23)
[8]TC4-DT钛合金磨削表面特性及其摩擦磨损性能[J]. 胥军,卢文壮,王晗,朱延松,黄群超,左敦稳. 航空学报. 2014(02)
[9]温度对TC4钛合金磨损性能和摩擦系数的影响[J]. 姚小飞,谢发勤,韩勇,赵国仙,吴向清. 稀有金属材料与工程. 2012(08)
[10]40Cr钢液相等离子体电解氮碳共渗层的组织与性能[J]. 杨群,樊新民,黄洁雯. 金属热处理. 2012(06)
博士论文
[1]齿轮用TC21-DT钛合金表面稀土—硼共渗强化及其磨削加工研究[D]. 朱延松.南京航空航天大学 2015
硕士论文
[1]钢表面电解液等离子体微弧碳氮共渗层的制备及性能研究[D]. 盛银莹.暨南大学 2016
[2]20CrMnTi液相等离子电解碳氮共渗研究[D]. 郭文廷.南昌航空大学 2012
[3]中碳钢液相感应碳氮共渗研究[D]. 周凌云.南京理工大学 2012
本文编号：3336805
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