TC4钛合金表面原位生长MoS 2 /TiO 2 微弧氧化膜层制备工艺研究
发布时间：2021-10-29 11:20
钛合金作为一种新型轻合金结构材料拥有卓越的综合性能。它的低密度、轻重量、高断裂韧性、高耐热性和高强度比使其在很多领域（生物医学,航空等）都有重要应用。但钛合金的表面粘性大,与其他金属一起使用时,会在接触面发生黏着而产生磨损,甚至造成腐蚀;且钛合金表面硬度不高,在摩擦时,会产生较大的磨损。故为了使钛合金应用得到进一步的发展且提高其使用安全性,对其进行表面处理是必要的。釆用微弧氧化技术在钛合金表面可生成高硬度的氧化物陶瓷膜层,从而极大地改善了钛合金的摩擦学性能。但是该膜层摩擦系数过高,损耗严重。本文以TC4钛合金为研究对象,采用微弧氧化技术在钛合金表面制备MoS2/TiO2复合膜层。研究电解液添加剂对MoS2原位合成形态,膜层结构和磨损性能的影响。使用优化出的电参数和电解液配方,在微弧氧化过程中从溶液中合成MoS2并制备出含有MoS2的陶瓷层,对陶瓷层的显微硬度、成分组成、相组成、表面形貌、表面粗糙度以及摩擦磨损性能进行了测试分析,研究了不同复合膜结构的形成过程及其对磨损性能的影响...
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微弧氧化作用原理图
基础有待进一步完善，具体表现在：无法在等离子体反应过程中提供可以解释其过程的物理模型，还没有任何一个动力学理论可以完美解释该过程，因为整个过程包括电子迁移，阴阳离子在液相传质，固相传质等，这使得构建模型的难度倍增[39]。极大的耗能也是将微弧氧化技术应用到实际工程中时要面临的问题，这是因为微弧氧化过程中，电源所产生的能量会因为消耗在电解液中而造成浪费，同时维持电源的工作模式需要较大的能源支持。电解液的稳定性也是微弧氧化工业应用的难题，存放电解液时，长时间的保存会使得其发生缓慢的聚合反应或者是水解反应，长此以往，溶液中的电解质或会发生变化，严重时必须要重新配置溶液，造成资源浪费[40]。另外，工件的纯度也会大大影响微弧氧化结果。如果加工后的工件中杂质较多，则产生的膜层会在杂质作用下局部疏松，导致膜层致密性差，与基体的粘附力差，影响膜层膜的均匀性，大大降低了薄膜的耐磨性和耐腐蚀性。如果工件过大，形状复杂，会导致膜层生长不均匀，给精密仪器的装配带来一定的困难。从图 1.2 可以看出，微弧氧化膜表面存在许多缺陷，这是微弧氧化的缺点之一[41]。
图 1.3 硫化钼的结构示意图[63]Figure 1.3 Structural schematic diagram of molybdenum sulfide[内研究目的及意义金具有密度低同时重量轻、断裂韧性高、耐热性强和强应用于生物医用、航空航天等领域。但钛合金材料表面具时易发生黏着磨损，磨损量较大，对其在各个领域的应用弧氧化，能够显著降低其摩擦系数，提高耐磨性。(MAO)是一种通过外加超过临界值的高压电，使得金属表花放电从而形成陶瓷膜层的一种技术，他目前是金属表面弧氧化膜致密性好，孔隙率低，膜层均匀，耐腐性强，硬该工艺对生产加工的技术要求低，选用的电解液环保，且无特殊要求。一般认为，微弧氧化膜主要由致密层和疏松
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金阳极氧化工艺最新研究进展[J]. 李志宏,苗景国,沈钰,丁建生,王新颖,张玉波. 轻合金加工技术. 2015(10)
[2]铝合金微弧氧化陶瓷涂层研究进展[J]. 慕伟意,李争显,杜继红,李少龙. 表面技术. 2013(04)
[3]2011年铝市场回顾及2012年展望[J]. 孔明. 有色金属工程. 2012(01)
[4]己二酸对铝合金硫酸阳极氧化疲劳性能的影响[J]. 于美,陈高红,刘建华,李松梅,李英东,刘洲. 金属热处理. 2011(06)
[5]不同厚度铝合金微弧氧化陶瓷层摩擦学性能研究[J]. 孙志华,刘明,国大鹏,郭孟秋,陆峰,陶春虎. 材料工程. 2010(11)
[6]铝合金表面处理技术研究进展[J]. 于瑞海,钟思. 经营管理者. 2010(18)
[7]铝及铝合金表面处理研究进展[J]. 张高会,黄国青,徐鹏,于明洲. 中国计量学院学报. 2010(02)
[8]微弧氧化处理LD10铝合金的疲劳特性[J]. 梁戈,张亚娟,林敏. 材料热处理学报. 2010(02)
[9]LY12铝合金微弧氧化涂层组织结构对基体疲劳性能的影响[J]. 文磊,王亚明,周玉,王长利,郭立新,欧阳家虎. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[10]稀土转化膜在金属材料表面改性中的研究进展[J]. 章江洪,张英杰,闫宇星. 稀土. 2009(05)
博士论文
[1]Ti6Al4V合金微弧氧化涂层的形成机制与摩擦学行为[D]. 王亚明.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3464559
【文章来源】：长安大学陕西省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
微弧氧化作用原理图
基础有待进一步完善，具体表现在：无法在等离子体反应过程中提供可以解释其过程的物理模型，还没有任何一个动力学理论可以完美解释该过程，因为整个过程包括电子迁移，阴阳离子在液相传质，固相传质等，这使得构建模型的难度倍增[39]。极大的耗能也是将微弧氧化技术应用到实际工程中时要面临的问题，这是因为微弧氧化过程中，电源所产生的能量会因为消耗在电解液中而造成浪费，同时维持电源的工作模式需要较大的能源支持。电解液的稳定性也是微弧氧化工业应用的难题，存放电解液时，长时间的保存会使得其发生缓慢的聚合反应或者是水解反应，长此以往，溶液中的电解质或会发生变化，严重时必须要重新配置溶液，造成资源浪费[40]。另外，工件的纯度也会大大影响微弧氧化结果。如果加工后的工件中杂质较多，则产生的膜层会在杂质作用下局部疏松，导致膜层致密性差，与基体的粘附力差，影响膜层膜的均匀性，大大降低了薄膜的耐磨性和耐腐蚀性。如果工件过大，形状复杂，会导致膜层生长不均匀，给精密仪器的装配带来一定的困难。从图 1.2 可以看出，微弧氧化膜表面存在许多缺陷，这是微弧氧化的缺点之一[41]。
图 1.3 硫化钼的结构示意图[63]Figure 1.3 Structural schematic diagram of molybdenum sulfide[内研究目的及意义金具有密度低同时重量轻、断裂韧性高、耐热性强和强应用于生物医用、航空航天等领域。但钛合金材料表面具时易发生黏着磨损，磨损量较大，对其在各个领域的应用弧氧化，能够显著降低其摩擦系数，提高耐磨性。(MAO)是一种通过外加超过临界值的高压电，使得金属表花放电从而形成陶瓷膜层的一种技术，他目前是金属表面弧氧化膜致密性好，孔隙率低，膜层均匀，耐腐性强，硬该工艺对生产加工的技术要求低，选用的电解液环保，且无特殊要求。一般认为，微弧氧化膜主要由致密层和疏松
【参考文献】：
期刊论文
[1]铝合金阳极氧化工艺最新研究进展[J]. 李志宏,苗景国,沈钰,丁建生,王新颖,张玉波. 轻合金加工技术. 2015(10)
[2]铝合金微弧氧化陶瓷涂层研究进展[J]. 慕伟意,李争显,杜继红,李少龙. 表面技术. 2013(04)
[3]2011年铝市场回顾及2012年展望[J]. 孔明. 有色金属工程. 2012(01)
[4]己二酸对铝合金硫酸阳极氧化疲劳性能的影响[J]. 于美,陈高红,刘建华,李松梅,李英东,刘洲. 金属热处理. 2011(06)
[5]不同厚度铝合金微弧氧化陶瓷层摩擦学性能研究[J]. 孙志华,刘明,国大鹏,郭孟秋,陆峰,陶春虎. 材料工程. 2010(11)
[6]铝合金表面处理技术研究进展[J]. 于瑞海,钟思. 经营管理者. 2010(18)
[7]铝及铝合金表面处理研究进展[J]. 张高会,黄国青,徐鹏,于明洲. 中国计量学院学报. 2010(02)
[8]微弧氧化处理LD10铝合金的疲劳特性[J]. 梁戈,张亚娟,林敏. 材料热处理学报. 2010(02)
[9]LY12铝合金微弧氧化涂层组织结构对基体疲劳性能的影响[J]. 文磊,王亚明,周玉,王长利,郭立新,欧阳家虎. 稀有金属材料与工程. 2009(S2)
[10]稀土转化膜在金属材料表面改性中的研究进展[J]. 章江洪,张英杰,闫宇星. 稀土. 2009(05)
博士论文
[1]Ti6Al4V合金微弧氧化涂层的形成机制与摩擦学行为[D]. 王亚明.哈尔滨工业大学 2006
本文编号：3464559
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