钛基表面TiC-Fe梯度涂层的微观组织表征及力学性能研究
发布时间：2021-12-10 23:47
钛及钛合金因其低的密度,高的比强度,良好的耐腐蚀性和抗氧化性而广泛应用于航空航天,海洋,化学和生物医学领域。但是低的硬度,高的摩擦系数和低的耐磨损性能限制了它的应用,特别是对于需要特定表面性能的领域。碳化钛由于具有高硬度(28-35 GPa),高熔点(3067℃),低摩擦系数、优异的耐磨性以及与钛具有相似的密度(4.93 g/cm3),可作为涂层材料来延长钛合金的使用寿命。因此,本文以灰口铸铁作为固体碳源,以商业纯钛作为基体,采用两步法热处理工艺(1150℃保温5 min+1000 ℃保温10 h)在钛基体表面原位制备TiC-Fe梯度涂层。借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射技术(EBSD)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)对TiC-Fe梯度涂层的微观组织、物相分布以及TiC颗粒的形貌进行表征,并对其形成机理进行了详细的分析;采用纳米压痕仪、单程划痕仪和摩擦磨损试验机对涂层的硬度、弹性模量、断裂韧性、涂层/基体界面结合强度及耐磨损性能进行了评估,并分析了其强韧化机理和摩擦磨损机理。研究结果表明:(1)TiC-Fe梯度涂层的微观组织呈...
【文章来源】： 西安理工大学陕西省
【文章页数】：63 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 碳化钛增强钛基表面复合涂层的制备方法
1.3 碳化钛颗粒的形成机理和形貌演变机制研究进展
1.4 碳化钛增强钛基表面复合涂层的力学性能研究进展
1.5 本课题的选题目的及意义
1.6 本课题的主要研究内容及技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线图
2 钛基表面TiC-Fe梯度涂层的制备工艺及测试分析方法
2.1 实验材料及制备工艺
2.1.1 材料准备
2.1.2 实验方法
2.2 实验设备及仪器
2.3 测试分析方法
2.3.1 物相分析
2.3.2 微观组织表征
2.3.3 硬度、弹性模量和断裂韧性测试
2.3.4 界面结合强度测试
2.3.5 摩擦磨损实验测试
2.4 本章小结
3 钛基表面TiC-Fe梯度涂层的微观组织表征及形成机理分析
3.1 引言
3.2 TiC-Fe梯度涂层的微观组织表征
3.2.1 TiC-Fe梯度涂层截面的微观组织表征
3.2.2 TiC-Fe梯度涂层的表面微观组织表征
3.2.3 TiC-Fe梯度涂层的截面EBSD分析
3.2.4 TiC-Fe梯度涂层的截面TEM分析
3.3 TiC-Fe梯度涂层的形成机理分析
3.4 本章小结
4 钛基表面TiC-Fe梯度涂层的断裂韧性及界面结合强度研究
4.1 引言
4.2 TiC-Fe梯度涂层截面的纳米压痕测试
4.2.1 TiC-Fe梯度涂层截面的硬度和弹性模量
4.2.2 TiC-Fe梯度涂层的断裂韧性
4.2.3 TiC-Fe梯度涂层的韧化机制
4.3 TiC-Fe梯度涂层的划痕测试
4.3.1 TiC-Fe梯度涂层的划痕形貌
4.3.2 TiC-Fe梯度涂层失效分析
4.4 本章小结
5 钛基表面TiC-Fe梯度涂层的摩擦磨损性能研究
5.1 引言
5.2 不同载荷下的摩擦磨损系数和磨损率
5.3 不同载荷下的磨损形貌
5.4 TiC-Fe梯度涂层的磨损机理
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金在航天工业中的应用及其材料价格差异化原因分析 [J]. 何锋,张利军,任淑平,米磊. 世界有色金属. 2018(17)
[2]纳米压痕技术在工程材料研究中的应用 [J]. 魏振伟,刘昌奎,周静怡,曲士昱. 失效分析与预防. 2018(04)
[3]金属基复合材料研究进展及展望 [J]. 曹玉鹏,戴志强,刘建涛,马涛,杨桂宇,李运刚. 铸造技术. 2017(10)
[4]TC4钛合金表面TiC涂层的制备、组织与性能 [J]. 鞠红香. 铸造技术. 2014(06)
[5]金属基陶瓷涂层的制备及涂覆工艺的研究 [J]. 孙国梁,王刚,张文杰. 陶瓷学报. 2013(03)
[6]激光熔覆反应合成TiC和TiB2的生长机制 [J]. 雷贻文,孙荣禄,唐英. 中国激光. 2009(05)
[7]TEM中电子衍射相机长度的实验分析及计算 [J]. 王兴和,周延怀. 南京师范大学学报(工程技术版). 2006(04)
[8]颗粒增强金属基复合材料的研究进展 [J]. 杨涛林,陈跃. 铸造技术. 2006(08)
[9]钛合金表面辉光无氢渗碳的研究 [J]. 李争显,周慧,杜继红,徐重,周廉. 稀有金属材料与工程. 2004(12)
[10]金属基陶瓷涂层的制备、应用及发展 [J]. 周健儿,李家科,江伟辉. 陶瓷学报. 2004(03)
博士论文
[1]激光熔化沉积TiC/Ti6Al4V复合材料的组织性能调控[D]. 王建东.哈尔滨工业大学. 2018
[2]铝合金中TiC生长与演变及硼掺杂改性的研究[D]. 聂金凤.山东大学. 2013
硕士论文
[1]Ti6Al4V高温固体渗碳工艺及其性能研究[D]. 许浩.中国矿业大学. 2015
本文编号：3533614
【文章来源】： 西安理工大学陕西省
【文章页数】：63 页
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 碳化钛增强钛基表面复合涂层的制备方法
1.3 碳化钛颗粒的形成机理和形貌演变机制研究进展
1.4 碳化钛增强钛基表面复合涂层的力学性能研究进展
1.5 本课题的选题目的及意义
1.6 本课题的主要研究内容及技术路线
1.6.1 研究内容
1.6.2 技术路线图
2 钛基表面TiC-Fe梯度涂层的制备工艺及测试分析方法
2.1 实验材料及制备工艺
2.1.1 材料准备
2.1.2 实验方法
2.2 实验设备及仪器
2.3 测试分析方法
2.3.1 物相分析
2.3.2 微观组织表征
2.3.3 硬度、弹性模量和断裂韧性测试
2.3.4 界面结合强度测试
2.3.5 摩擦磨损实验测试
2.4 本章小结
3 钛基表面TiC-Fe梯度涂层的微观组织表征及形成机理分析
3.1 引言
3.2 TiC-Fe梯度涂层的微观组织表征
3.2.1 TiC-Fe梯度涂层截面的微观组织表征
3.2.2 TiC-Fe梯度涂层的表面微观组织表征
3.2.3 TiC-Fe梯度涂层的截面EBSD分析
3.2.4 TiC-Fe梯度涂层的截面TEM分析
3.3 TiC-Fe梯度涂层的形成机理分析
3.4 本章小结
4 钛基表面TiC-Fe梯度涂层的断裂韧性及界面结合强度研究
4.1 引言
4.2 TiC-Fe梯度涂层截面的纳米压痕测试
4.2.1 TiC-Fe梯度涂层截面的硬度和弹性模量
4.2.2 TiC-Fe梯度涂层的断裂韧性
4.2.3 TiC-Fe梯度涂层的韧化机制
4.3 TiC-Fe梯度涂层的划痕测试
4.3.1 TiC-Fe梯度涂层的划痕形貌
4.3.2 TiC-Fe梯度涂层失效分析
4.4 本章小结
5 钛基表面TiC-Fe梯度涂层的摩擦磨损性能研究
5.1 引言
5.2 不同载荷下的摩擦磨损系数和磨损率
5.3 不同载荷下的磨损形貌
5.4 TiC-Fe梯度涂层的磨损机理
5.5 本章小结
6 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间主要研究成果
【参考文献】：
期刊论文
[1]钛合金在航天工业中的应用及其材料价格差异化原因分析 [J]. 何锋,张利军,任淑平,米磊. 世界有色金属. 2018(17)
[2]纳米压痕技术在工程材料研究中的应用 [J]. 魏振伟,刘昌奎,周静怡,曲士昱. 失效分析与预防. 2018(04)
[3]金属基复合材料研究进展及展望 [J]. 曹玉鹏,戴志强,刘建涛,马涛,杨桂宇,李运刚. 铸造技术. 2017(10)
[4]TC4钛合金表面TiC涂层的制备、组织与性能 [J]. 鞠红香. 铸造技术. 2014(06)
[5]金属基陶瓷涂层的制备及涂覆工艺的研究 [J]. 孙国梁,王刚,张文杰. 陶瓷学报. 2013(03)
[6]激光熔覆反应合成TiC和TiB2的生长机制 [J]. 雷贻文,孙荣禄,唐英. 中国激光. 2009(05)
[7]TEM中电子衍射相机长度的实验分析及计算 [J]. 王兴和,周延怀. 南京师范大学学报(工程技术版). 2006(04)
[8]颗粒增强金属基复合材料的研究进展 [J]. 杨涛林,陈跃. 铸造技术. 2006(08)
[9]钛合金表面辉光无氢渗碳的研究 [J]. 李争显,周慧,杜继红,徐重,周廉. 稀有金属材料与工程. 2004(12)
[10]金属基陶瓷涂层的制备、应用及发展 [J]. 周健儿,李家科,江伟辉. 陶瓷学报. 2004(03)
博士论文
[1]激光熔化沉积TiC/Ti6Al4V复合材料的组织性能调控[D]. 王建东.哈尔滨工业大学. 2018
[2]铝合金中TiC生长与演变及硼掺杂改性的研究[D]. 聂金凤.山东大学. 2013
硕士论文
[1]Ti6Al4V高温固体渗碳工艺及其性能研究[D]. 许浩.中国矿业大学. 2015
本文编号：3533614
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