钛合金电火花沉积涂层微观组织及工艺优化研究
发布时间：2022-01-01 07:14
钛合金具有良好的综合性能,被广泛应用在各行各业中,但钛合金硬度较低使得其在某些方面的应用受到限制,提高钛合金材料硬度显得尤为重要,表面处理技术是提高材料性能的直接途径,电火花沉积技术是近年来发展的表面处理技术,涂层不仅不会产生热变形还可以提升涂层综合性能使得涂层与基体间呈现冶金结合而被研究者广泛关注。本文围绕钛合金电火花沉积NiCr-3涂层试验展开相关研究,分析电火花沉积工艺参数对涂层表面质量、界面行为、厚度及硬度的影响规律并通过BP神经网络和NSGA-Ⅱ相结合的方式进行多目标工艺参数优化。本文主要研究工作如下:（1）选用TC4钛合金和镍基合金电极作为试验材料,设计不同镍基合金电极下的钛合金电火花沉积试验,通过分析不同试验条件下的涂层硬度进而确定NiCr-3为本文试验的电极材料,选取沉积电压、沉积频率及比沉积时间三个因素进行钛合金电火花沉积加工的单因素试验方案设计,并针对钛合金工件进行电火花沉积加工的工艺规律试验,研究工艺参数即沉积电压、沉积频率、比沉积时间对涂层表面形貌和表面粗糙度的影响规律。（2）基于钛合金电火花沉积NiCr-3涂层的工艺规律试验,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及...
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３涂层表面及界面形貌ｔ２５１??Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｏａｔｉｎｇ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ１＇?＾??
?第二章电火花沉积涂层表面质量研宄???压、放电频率、百分比旋钮为无极连续可调。电极旋转方向分为左旋和右旋两个方向，??如何选择电极材料的旋转方向与电火花表面沉积加工的方向有关。????＇—－Ｉ「上．一丨?Ｉ?Ｉ?气管??ＨＢ－０６?厂厂?厂厂厂??［＃?＃?＃?＃?ｙ??Ｌ／Ｒ?电压百分比频率氩气瓶??电源幵关ｆ?＿?９??Ｉ?枪电缆＿??枪气管?＾??ｖ?积枪??地线电缆?她线ｍｉ??一—工件??图２．１电火花沉积设备示意图??Ｆｉｇ．２．１?ｅｌｅｃｔｒｏ－ｓｐａｒｋ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??通过图２．１可知，电火花沉积设备刚极迮接工件，阳极连接沉积枪，沉积枪中还需??连接氩气管这样方便在电火花沉积加１：过程中产生的热量可以及时释放，使得热ａ不会??句基体输入从而造成缺陷，并且氩气气体性质比较稳定，不易与材料发生相应的氧化反??应使得涂层表面质量较好。??电火花沉积工艺是利用电容放电，产生的能量瞬间在电极与基体间高频释放，通过??沉积气氛气体介质电离，形成放电通道，基体表而瞬间产生高密度热果：，冋时屯极材料??熔滴在重力及其他力作用下熔渗进摧体屮，使涂层与基体冶金结合。该设备苻很多超越??传统屯火花表面沉积设备的性能，主要体现ｆｒ：以下方面：（１）额定输出功率％?３０００Ｗ，??输出最大电流可高达到１０００Ａ，放电频率最大可达到５００Ｈｚ。（２）此设备采用微处理器??（ｍｃｕ）系统精确地控制了放电电流的大小，放屯时间的Ｌ＜：短、放｜?Ｕ叫Ｉ、：的大小等等几丨１??加入了气体循环系统使得输入热量等十散发热泣，使得加１：过程相对稳定可靠。（３）
体材料接触放电??微区温度可高达８０００°Ｃ－２５００（ＴＣ，在这么高的温度作用下，＿体材料和电极材料的局部??接触区域会瞬间被熔化或汽化。由于整个电火花沉积过程时间比较短暂，可能会使得沉??积涂层的微观表面形貌呈现不同的状态，因此，通过研宄不同工艺参数对涂Ｕ表面形貌??的影响规律可得出涂层表面形貌较好的加工工艺参数，木文选用德国卡尔蔡司公司生产??的ＳＵＰＲＡ?５５场发射扫描电镜检测沉积层表面形貌，该设备放大倍率１２ｘ？ｌ〇〇〇，〇〇〇ｘ，??可真实地呈现沉积层表面微观组织形貌，如图２．２所示。??图２．２?ＳＵＰＲＡ?５５场发射扫描屯镜??Ｆｉｇ．２．２?ＳＵＰＲＡ?５５?ｆｉｅｌｄ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电火花沉积碳化铬基金属陶瓷涂层的微观组织与性能[J]. 张怡,陈志国,魏祥,汪力,侯志伟,杨威. 稀有金属材料与工程. 2019(02)
[2]H13钢表面电火花沉积Nb涂层组织与性能研究[J]. 栾程群,王文权,邝厘祥. 表面技术. 2019(01)
[3]钛合金表面功能性涂层的制备与研究进展[J]. 杨苗,邢亚哲,陈永楠. 热加工工艺. 2018(24)
[4]基于支持向量机的石墨电极电火花深窄槽加工工艺预测研究[J]. 迟关心,李文通,贾雨超,刘洪政. 电加工与模具. 2018(06)
[5]电火花沉积技术研究现状及其发展[J]. 辛昊,王海涛,高立,汪鑫,谭业发. 热加工工艺. 2018(20)
[6]电火花沉积非晶涂层的组织结构与摩擦磨损性能[J]. 王彦芳,司爽爽,宋增金,孙旭,石志强. 焊接学报. 2018(07)
[7]基于等离子体离子注入法的表面改性技术[J]. 川口雅弘,彭惠民. 国外机车车辆工艺. 2018(04)
[8]电火花沉积技术发展及在模具上的应用[J]. 李福海,代明江,陈兴驰,马文有. 科技创新与应用. 2018(12)
[9]沉积气氛对电火花沉积Mo2FeB2基金属陶瓷涂层组织与性能的影响[J]. 魏祥,陈志国,钟掘,黄奇胜,张怡,张雨龙. 稀有金属材料与工程. 2018(04)
[10]YG10/CD750双电极交替沉积电火花沉积层的组织与性能[J]. 陈兵,范兴文,唐兴艳,李达. 热加工工艺. 2018(04)
硕士论文
[1]基于NSGA-Ⅱ的精冲工艺参数优化的仿真研究[D]. 洪健.南华大学 2018
[2]TC4钛合金微弧氧化膜层制备及性能研究[D]. 李仁仆.西南石油大学 2017
[3]基于电火花沉积钛及钛合金表面改性层微观组织及性能研究[D]. 孙凯伟.河南科技大学 2015
[4]电火花沉积司太立合金涂层的组织和性能研究[D]. 张留伟.湖北工业大学 2014
[5]电火花沉积WC-12Co涂层界面研究及温度场应力场模拟[D]. 韩春.哈尔滨工业大学 2013
[6]电火花沉积及其合金化[D]. 王建升.昆明理工大学 2004
本文编号：3561878
【文章来源】：大连交通大学辽宁省
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．３涂层表面及界面形貌ｔ２５１??Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｏａｔｉｎｇ?ｓｕｒｆａｃｅ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ１＇?＾??
?第二章电火花沉积涂层表面质量研宄???压、放电频率、百分比旋钮为无极连续可调。电极旋转方向分为左旋和右旋两个方向，??如何选择电极材料的旋转方向与电火花表面沉积加工的方向有关。????＇—－Ｉ「上．一丨?Ｉ?Ｉ?气管??ＨＢ－０６?厂厂?厂厂厂??［＃?＃?＃?＃?ｙ??Ｌ／Ｒ?电压百分比频率氩气瓶??电源幵关ｆ?＿?９??Ｉ?枪电缆＿??枪气管?＾??ｖ?积枪??地线电缆?她线ｍｉ??一—工件??图２．１电火花沉积设备示意图??Ｆｉｇ．２．１?ｅｌｅｃｔｒｏ－ｓｐａｒｋ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ??通过图２．１可知，电火花沉积设备刚极迮接工件，阳极连接沉积枪，沉积枪中还需??连接氩气管这样方便在电火花沉积加１：过程中产生的热量可以及时释放，使得热ａ不会??句基体输入从而造成缺陷，并且氩气气体性质比较稳定，不易与材料发生相应的氧化反??应使得涂层表面质量较好。??电火花沉积工艺是利用电容放电，产生的能量瞬间在电极与基体间高频释放，通过??沉积气氛气体介质电离，形成放电通道，基体表而瞬间产生高密度热果：，冋时屯极材料??熔滴在重力及其他力作用下熔渗进摧体屮，使涂层与基体冶金结合。该设备苻很多超越??传统屯火花表面沉积设备的性能，主要体现ｆｒ：以下方面：（１）额定输出功率％?３０００Ｗ，??输出最大电流可高达到１０００Ａ，放电频率最大可达到５００Ｈｚ。（２）此设备采用微处理器??（ｍｃｕ）系统精确地控制了放电电流的大小，放屯时间的Ｌ＜：短、放｜?Ｕ叫Ｉ、：的大小等等几丨１??加入了气体循环系统使得输入热量等十散发热泣，使得加１：过程相对稳定可靠。（３）
体材料接触放电??微区温度可高达８０００°Ｃ－２５００（ＴＣ，在这么高的温度作用下，＿体材料和电极材料的局部??接触区域会瞬间被熔化或汽化。由于整个电火花沉积过程时间比较短暂，可能会使得沉??积涂层的微观表面形貌呈现不同的状态，因此，通过研宄不同工艺参数对涂Ｕ表面形貌??的影响规律可得出涂层表面形貌较好的加工工艺参数，木文选用德国卡尔蔡司公司生产??的ＳＵＰＲＡ?５５场发射扫描电镜检测沉积层表面形貌，该设备放大倍率１２ｘ？ｌ〇〇〇，〇〇〇ｘ，??可真实地呈现沉积层表面微观组织形貌，如图２．２所示。??图２．２?ＳＵＰＲＡ?５５场发射扫描屯镜??Ｆｉｇ．２．２?ＳＵＰＲＡ?５５?ｆｉｅｌｄ?ｅｍｉｓｓｉｏｎ?ｓｃａｎｎｉｎｇ?ｅｌｅｃｔｒｏｎ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ??１５??
【参考文献】：
期刊论文
[1]电火花沉积碳化铬基金属陶瓷涂层的微观组织与性能[J]. 张怡,陈志国,魏祥,汪力,侯志伟,杨威. 稀有金属材料与工程. 2019(02)
[2]H13钢表面电火花沉积Nb涂层组织与性能研究[J]. 栾程群,王文权,邝厘祥. 表面技术. 2019(01)
[3]钛合金表面功能性涂层的制备与研究进展[J]. 杨苗,邢亚哲,陈永楠. 热加工工艺. 2018(24)
[4]基于支持向量机的石墨电极电火花深窄槽加工工艺预测研究[J]. 迟关心,李文通,贾雨超,刘洪政. 电加工与模具. 2018(06)
[5]电火花沉积技术研究现状及其发展[J]. 辛昊,王海涛,高立,汪鑫,谭业发. 热加工工艺. 2018(20)
[6]电火花沉积非晶涂层的组织结构与摩擦磨损性能[J]. 王彦芳,司爽爽,宋增金,孙旭,石志强. 焊接学报. 2018(07)
[7]基于等离子体离子注入法的表面改性技术[J]. 川口雅弘,彭惠民. 国外机车车辆工艺. 2018(04)
[8]电火花沉积技术发展及在模具上的应用[J]. 李福海,代明江,陈兴驰,马文有. 科技创新与应用. 2018(12)
[9]沉积气氛对电火花沉积Mo2FeB2基金属陶瓷涂层组织与性能的影响[J]. 魏祥,陈志国,钟掘,黄奇胜,张怡,张雨龙. 稀有金属材料与工程. 2018(04)
[10]YG10/CD750双电极交替沉积电火花沉积层的组织与性能[J]. 陈兵,范兴文,唐兴艳,李达. 热加工工艺. 2018(04)
硕士论文
[1]基于NSGA-Ⅱ的精冲工艺参数优化的仿真研究[D]. 洪健.南华大学 2018
[2]TC4钛合金微弧氧化膜层制备及性能研究[D]. 李仁仆.西南石油大学 2017
[3]基于电火花沉积钛及钛合金表面改性层微观组织及性能研究[D]. 孙凯伟.河南科技大学 2015
[4]电火花沉积司太立合金涂层的组织和性能研究[D]. 张留伟.湖北工业大学 2014
[5]电火花沉积WC-12Co涂层界面研究及温度场应力场模拟[D]. 韩春.哈尔滨工业大学 2013
[6]电火花沉积及其合金化[D]. 王建升.昆明理工大学 2004
本文编号：3561878
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