TA2钛合金快速渗碳工艺及组织演变规律研究

发布时间：2023-10-21 15:17

　　钛合金由于硬度较低、耐磨性差,其使用领域受到极大限制。传统的气体渗碳技术反应温度高、所需周期长、渗碳效率低、工件容易变形等缺点,不能充分解决钛合金实际需求。本文提出采用真空脉冲渗碳和真空脉冲感应渗碳技术对TA2钛合金进行表层强化,并通过X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、XPS、自动显微硬度机和端面磨损试验机等手段研究了获得的梯度渗碳层组织、结构及耐磨性。利用L₉(3³)正交实验,探究了温度、压强、气氛配比对TA2钛合金渗碳层硬度、厚度及耐磨性的影响,并优化TA2钛合金间隙式真空渗碳工艺。结果表明:真空脉冲渗碳和真空脉冲感应渗碳两种工艺下,渗层硬度、厚度及耐磨性的变化规律一致,各因素的影响强弱依次为温度>甲烷乙炔气氛配比>压强。正交试验得到的最佳工艺参数为温度940℃,压强-70 kPa,甲烷和乙炔比7:1。经过真空脉冲渗碳和真空感应脉冲渗碳后,TA2钛合金表面均形成了一层均匀的TiC相。采用真空脉冲感应渗碳可以快速获得渗碳层,15 min即可达到22μm,2小时后达到108μm,表层硬度达到1070.5 HV_0.025...

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 钛合金表面处理工艺
    1.2 钛合金化学热处理研究进展
        1.2.1 氧化处理
        1.2.2 渗氮
        1.2.3 渗碳
    1.3 电磁感应技术在热处理过程中的应用
        1.3.1 电磁感应加热原理
        1.3.2 电磁感应热处理研究现状
    1.4 本文研究内容、目的及创新点
        1.4.1 研究内容
        1.4.2 技术路线
        1.4.3 创新点
第二章 实验方法
    2.1 实验材料
    2.2 试样预处理
    2.3 真空脉冲渗碳装置及方法
        2.3.1 真空脉冲渗碳实验装置
        2.3.2 真空感应炉实验装置
    2.4 试样性能测试与表征
        2.4.1 渗层成分分析
        2.4.2 扫描电镜分析
        2.4.3 金相组织分析
        2.4.4 硬度检测
        2.4.5 耐磨性检测
第三章 TA2钛合金真空渗碳工艺初探
    3.1 真空脉冲渗碳正交试验
        3.1.1 物相及截面分析
        3.1.2 正交试验及分析
        3.1.3 耐磨试验结果与分析
        3.1.4 方差分析验证正交优化结果
    3.2 真空感应脉冲渗碳正交试验
        3.2.1 物相及截面分析
        3.2.2 正交试验及分析
        3.2.3 耐磨试验结果与分析
        3.2.4 方差分析验证正交优化结果
    3.3 本章小结
第四章 TA2钛合金渗碳动力学机制研究
    4.1 动力学试验方法
    4.2 动力学分析
        4.2.1 动力学理论模型
    4.3 TA2 钛合金渗碳实验结果分析
        4.3.1 TA2 钛合金真空脉冲渗碳实验
        4.3.2 TA2 钛合金真空感应脉冲渗碳实验
        4.3.3 TA2 钛合金动力学模型预测
    4.4 小结
第五章 TA2钛合金渗碳层组织结构及耐磨性研究
    5.1 TA2 钛合金真空脉冲渗碳层表征
        5.1.1 组织形貌
        5.1.2 XRD分析
        5.1.3 XPS分析
        5.1.4 显微硬度分析
        5.1.5 耐磨性分析
    5.2 真空感应脉冲渗碳层表征
        5.2.1 组织形貌
        5.2.2 XRD分析
        5.2.3 XPS分析
        5.2.4 显微硬度分析
        5.2.5 耐磨性分析
    5.3 小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
附录



本文编号：3856092