氮气辅助激光织构化疏水表面制备及其耐磨性研究

发布时间：2021-09-19 15:19

　　Ti-6Al-4V合金由于其强度高与质量轻,在航空领域得到广泛应用。然而,表面较差的疏水性和低耐磨性能限制了材料的使用寿命,因此,制备具有耐磨性和疏水性的Ti-6Al-4V合金表面一直是研究者关注的热点问题之一。基于对生物表面特性的研究发现,微织构与表面润湿性能密切相关,因此被广泛应用于调节金属等材料表面的润湿性。与传统加工手段相比,激光加工技术因为具有简单快速的加工过程,可实现大面积制备,便于实现工业化生产,且具有高度可重复性等优点,已经成为制备微织构表面的有效手段。为提高航空级Ti-6Al-4V合金的表面疏水性,本文结合激光表面织构化技术和氮气辅助激光加工技术在Ti-6Al-4V合金表面制备了多种微米和纳米级织构。通过对表面微织构的表征和表面疏水性能及摩擦性能的测试,证明了氮气辅助激光织构化技术是一种制备高耐磨和高疏水表面的有效方法。通过Ansys Fluent有限元模拟软件模拟液滴在微织构表面的运动过程,并计算接触角。结果显示,当液滴静态沉积时,随着微织构面密度的增加,接触角的增长趋势与基于Cassie-Baxter模型的理论值保持较好的一致性。当液滴动态撞击微织构表面时,液滴撞... 

【文章来源】：江苏大学江苏省

【文章页数】：87 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

润湿性转变过程中化学吸附机理的简化示意图

江苏大学硕士学位论文过程的可控性和稳定性。这种装置更便于配合机器人移动，可以精确处理待加工区域，并且与其他装置相比也更容易实现双工处理，装置结构如图 1.2b 所示。（3）护罩布置[53,54]：通过使用专门设计的护罩可以克服侧面和同轴喷嘴气体供应的受限问题。在此基础上，可以实现对处理气体组成的精确控制以及避免发生不可控的氧化现象，从而实现对大气的精确屏蔽，装置结构如图 1.2c 所示。（4）气室布置[53,54]：使用气室可以进一步为激光氮化过程提供更加优越的条件，使工艺稳定性和再现性达到最佳。然而，如果与护罩布置相比，需要更加复杂的设备，装置搭建难度更大，同时在样本尺寸和处理的灵活性方面更具限制性，装置结构如图 1.2d 所示。

图 1.3 本文的主要研究内容示意图Fig.1.3 Schematic diagram of the main research contents for the dissertation


本文编号：3401854