Ti6Al4V合金表面微弧氧化膜层摩擦腐蚀行为的研究

发布时间：2023-06-01 20:05

　　Ti6Al4V合金由于其较好的机械性能、耐腐蚀性和生物相容性,所以常被用于航空航天、海洋和生物医用领域。但是在海洋探测器和生物医用人体植入物的应用中容易受到磨损和腐蚀的综合影响(即摩擦腐蚀),所以通过表面改性技术提高其表面性能成为了研究的热点。本文利用微弧氧化(MAO)技术对Ti6Al4V合金进行表面处理,通过调节氧化石墨烯(GO)添加剂以及微弧氧化电压参数,分别对含有GO的MAO膜层和含有Ca、P的MAO膜层的摩擦腐蚀行为进行了研究。在硅酸盐电解液体系下加入GO添加剂后发现,MAO膜层的物相由金红石相和锐钛矿相的TiO2组成,且随着GO添加量的提升,金红石相TiO2的相对含量在不断地增加。通过电化学分析可以证明,硅酸盐体系下制备的MAO膜层在3.5%的NaCl水溶液中的腐蚀过程由腐蚀性离子的扩散主导,由于GO添加剂在MAO处理过程中插入MAO膜层中,有利于阻碍腐蚀性离子从膜层表面到Ti6Al4V基体的渗透过程,从而可以有效地提高了 MAO膜层的耐腐蚀性。摩擦腐蚀测试的结果表明,GO添加剂可以有效地提高MAO膜层的摩擦腐蚀性能。加入10 mL/L的GO添加剂后制备的MAO膜层在摩擦腐蚀...

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 钛及钛合金
        1.1.1 钛及钛合金在航空航天和海洋中的应用
        1.1.2 钛及钛合金的生物医用
    1.2 钛及钛合金的表面改性
        1.2.1 溶胶凝胶法(sol-gel)
        1.2.2 化学气相沉积(CVD)
        1.2.3 电沉积
        1.2.4 阳极氧化
        1.2.5 微弧氧化(Micro-arc oxidation)
    1.3 摩擦腐蚀行为的研究
第二章 氧化石墨烯添加剂及其浓度对Ti6A14V合金表面MAO膜层摩擦腐蚀行为的影响
    2.1 引言
    2.2 实验材料与方法
        2.2.1 样品的制备
            2.2.1.1 样品的前处理
            2.2.1.2 MAO处理
        2.2.2 样品的表征
        2.2.3 电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线
        2.2.4 摩擦腐蚀测试
        2.2.5 磨痕的三维形貌和磨损量
        2.2.6 实验材料及化学试剂
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 微弧氧化(MAO)行为
        2.3.2 MAO膜层的结构组成
        2.3.3 MAO膜层表面的微观形貌、元素组成和硬度
        2.3.4 MAO膜层截面的形貌及元素分布
        2.3.5 膜层的耐腐蚀性能
            2.3.5.1 电化学阻抗谱分析
            2.3.5.2 极化分析
        2.3.6 摩擦腐蚀行为
            2.3.6.1 膜层在摩擦腐蚀过程中的OCP和COF变化曲线
            2.3.6.2 膜层在摩擦腐蚀后的形貌和磨损量
    2.4 本章小结
第三章 电压大小对含Ca、P的MAO膜层摩擦腐蚀行为的影响
    3.1 引言
    3.2 实验材料与方法
        3.2.1 样品的前处理
        3.2.2 MAO膜层的制备
        3.2.3 MAO膜层的表征
        3.2.4 电化学阻抗谱(EIS)测试
        3.2.5 摩擦腐蚀测试
        3.2.6 实验材料及化学试剂
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 微弧氧化(MAO)行为
        3.3.2 MAO膜层的相组成和表面硬度
        3.3.3 MAO膜层的形貌和元素组成
        3.3.4 电化学阻抗谱(EIS)分析
        3.3.5 摩擦腐蚀行为
            3.3.5.1 开路电位(OCP)和摩擦系数(COF)的变化曲线
            3.3.5.2 摩擦腐蚀后磨痕的形貌和磨损量
    3.4 本章小结
第四章 结论与展望
    4.1 结论
    4.2 展望
参考文献
致谢
硕士成果及发表的学术论文
作者和导师简介
附件



本文编号：3826958