钛合金表面原位制备TiN/Ti 3 Al复合涂层及性能研究

发布时间：2023-05-03 13:35

　　本文采用同步送粉与激光气体氮化结合,在钛合金Ti-6Al-4V的表面制备性能优良的复合梯度涂层,对所制备的涂层的显微形貌、微观硬度和物相组成进行了观察分析,并且对涂层的高温抗冲蚀性能进行了重点研究。为了获得性能更加优异的涂层,在以上工艺的基础上,以超声振动平台作为装载实验材料的载物台制备超声振动的复合涂层,将获得的涂层与之前的涂层进行了显微形貌、微观硬度和表面残余应力对比分析。研究结果表明:(1)本实验利用激光气体氮化技术,辅以同步送粉的工艺,在钛合金表面成功制备出了 TiN/Ti3Al复合涂层,内部无裂纹和孔洞,涂层与基体冶金结合良好。(2)对复合涂层进行显微组织进行观察分析得知:复合涂层中的主要是枝晶状和网状的物相组成。而经过XRD和EDS检测发现,该枝晶状的物相组成主要为TiN,而枝晶状组织之间的物相组成成分复合涂层中的物相主要由TiN硬质颗粒相、Ti3Al金属间化合物和少量Ti,Al及N三种元素组成的固溶体。经过硬度检测,发现复合涂层的硬度得到显著提高,增强效果主要来自硬质相TiN。(3)复合涂层的抗冲蚀性能相比于基体,表现出不同的耐冲蚀抗性,具体表现在:同种冲蚀材料和环境下,...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 表面改性强化技术
        1.2.1 表面改性强化及其方法简介
        1.2.2 激光表面改性处理技术简介
        1.2.3 激光气体氮化技术以及其研究现状
        1.2.4 激光气体氮化设备简介
        1.2.5 激光气体氮化送粉工艺
    1.3 机械振动凝固及其在工程研究领域的应用
        1.3.1 振动凝固研究现状
        1.3.2 振动凝固理论
    1.4 本课题的研究目的与内容安排
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备及检测仪器介绍
        2.2.1 实验设备
        2.2.2 分析测试仪器及测试方法
    2.3 本章小结
第3章 复合涂层的微观组织及显微硬度测试
    3.1 复合涂层的制备工艺
        3.1.1 氮化层的组织结构及性能表征
        3.1.2 激光合金化的工艺参数选择
        3.1.3 制备复合涂层流程
    3.2 梯度涂层宏观形貌与微观组织形貌的观察
        3.2.1 涂层生成过程
        3.2.2 涂层的宏观表面形貌
        3.2.3 涂层的微观组织结构形貌
    3.3 涂层的物相组成分析
    3.4 涂层的硬度分布
        3.4.1 硬度测试方法
        3.4.2 硬度测试结果
    3.5 本章小结
第4章 复合涂层的抗冲蚀性能研究
    4.1 冲蚀研究现状及机理介绍
        4.1.1 硬质颗粒冲蚀定义及影响因素
        4.1.2 冲蚀理论模型
    4.2 涂层的抗冲蚀性能测试
        4.2.1 冲蚀试验平台介绍
        4.2.2 冲蚀实验参数选择
    4.3 冲蚀SiC颗粒对比
        4.3.1 冲蚀失重测试
        4.3.2 冲蚀表面微观形貌观察
        4.3.3 冲蚀表面元素分析
    4.4 冲蚀SiO₂颗粒对比
        4.4.1 冲蚀失重测试
    4.5 本章小结
第5章 超声振动对原位激光表面合金化的影响
    5.1 试验方法与步骤
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 合金涂层的微观组织形貌
        5.2.2 合金涂层的硬度测试
        5.2.3 合金涂层的表面残余应力测试
    5.3 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 创新点
    6.3 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3806800