钛合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层改性研究

发布时间：2017-06-24 07:12

  本文关键词：钛合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层改性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：钛合金由于其优异的综合性能,如比强度高、密度小、耐蚀性好等,已被广泛应用于航空航天、石油化工、海洋工程、汽车制造、生物医学等行业,但因为其较低的硬度和较差的耐磨性,限制了它在工业上的应用。利用激光熔覆技术在钛合金表面熔覆耐磨涂层,因其经济、高效、无污染等优点而成为钛合金表面强化技术的重要手段之一。金属陶瓷复合涂层因具有金属材料高的强韧性、良好的工艺性和陶瓷材料优异的耐高温、耐蚀、耐磨等性能而备受关注。本文利用激光熔覆技术在钛合金表面熔覆多相陶瓷增强金属基复合涂层。陶瓷增强相包括外加陶瓷增强颗粒和原位自生陶瓷增强相,具有一定的理论指导意义和实际使用价值。本文以Ti、Ni、Si3N4、Zr02、C、BN粉末为熔覆材料,使用优化后的激光熔覆工艺参数,在钛合金表面制备了金属陶瓷复合涂层。并利用XRD、SEM、EPMA等检测手段研究了熔覆层的显微组织和结构；利用DHV-1000型数显维氏硬度计来测试熔覆层横截面的显微硬度分布；利用CFT-Ⅰ型多功能材料表面性能综合测试仪测试熔覆涂层和基体的耐磨性。激光熔覆Ti/Ni+Si3N4/Zr02复合涂层试验的结果表明：熔覆层组织由均匀分布在网状TiNi-Ti2Ni双相金属化合物基体的黑色细小树枝晶TiN、Ti5Si3及白色颗粒状m-ZrO2组成；加入的Zr02颗粒弥散分布在熔覆层中,细化了晶粒；同时Zr02由四方相转变为单斜相,起着增韧的作用；其次加入一定量的Zr02,提高了熔覆层的性能,如含Zr02的熔覆层硬度高达1123.6 HV,约为基体的4倍；熔覆层的耐磨性相对未加Zr02的熔覆层提高了近3倍,相对基体提高了近9倍。激光熔覆制备Ti5Si3-Ti(C, N)增强TiNi-Ti2Ni复合涂层试验的结果表明：C含量对熔覆层组织和性能有显著的影响。当C含量为3wt.%时,熔覆层中颗粒及细小枝晶状的Ti(C,N)和枝晶及层片状的Ti5Si3均匀分布在TiNi-Ti2Ni双相金属化合物基体上；熔覆层表层平均硬度达950 HV,约为基体3倍；熔覆层的耐磨性相对基体提高了近5.5倍。当C含量为5wt.%时,熔覆层表层组织中出现了棒状Ti3SiC2组织,其硬度低,因而表层硬度比C含量为3wtt.%时小；熔覆层中下部并未生成Ti3SiC2,硬度达1000HV,比C含量为3 wt.%C时高,约为基体的3倍,耐磨性相对基体提高了近2倍。激光熔覆制备TiB-Ti(C,N)增强TiNi-Ti2Ni复合涂层试验的结果表明：熔覆层的组织由TiNi-Ti2Ni双相金属化合物基体上均匀分布的条状TiB及树枝状Ti(C,N)组成。熔覆层表层的显微硬度高达1080 HV,约为基体的3倍；熔覆层中的Ti(C,N)、TiNi具有较好的韧性；熔覆层耐磨性相对基体有很大提高,约为基体的6倍。
【关键词】：激光熔覆 钛合金 金属陶瓷 耐磨性 显微硬度
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-22
• 1.1 钛合金简介及其表面强化10-12
• 1.1.1 钛合金简介10
• 1.1.2 钛合金表面强化10-12
• 1.2 激光熔覆技术12-17
• 1.2.1 激光熔覆技术原理及特点12-13
• 1.2.2 激光熔覆的工艺13-14
• 1.2.3 激光熔覆材料14-16
• 1.2.4 激光熔覆技术的应用16-17
• 1.3 钛合金表面激光熔覆陶瓷复合涂层17-20
• 1.3.1 钛合金表面激光熔覆陶瓷复合涂层的研究现状17-20
• 1.3.2 钛合金表面激光熔覆陶瓷涂层存在的问题及发展方向20
• 1.4 本文的主要研究目的与内容20-22
• 2 实验条件和方法22-25
• 2.1 实验条件22-23
• 2.1.1 实验设备22
• 2.1.2 基体材料22
• 2.1.3 熔覆材料22-23
• 2.2 实验方法23-25
• 2.2.1 微组织分析23
• 2.2.2 熔覆层硬度测试23
• 2.2.3 熔覆层摩擦磨损测试23-25
• 3 激光熔覆Ti/Ni+Si_3N_4/ZrO_2复合涂层组织与性能25-34
• 3.1 熔覆材料与工艺参数25
• 3.2 激光熔覆层组织形貌研究25-29
• 3.2.1 熔覆层的显微组织25-27
• 3.2.2 熔覆层的X射线衍射分析27-28
• 3.2.3 熔覆层微区的成分分析28-29
• 3.3 熔覆层力学性能分析29-32
• 3.3.1 熔覆层的显微硬度分析29-30
• 3.3.2 熔覆层的耐磨性分析30-32
• 3.4 本章小节32-34
• 4 激光熔覆Ti_5Si_3-Ti(C,N)增强(TiNi-Ti_2Ni)复合涂层的组织和性能34-45
• 4.1 熔覆材料与工艺参数34-35
• 4.2 激光熔覆层组织形貌研究35-40
• 4.2.1 熔覆层X射线衍射分析35-36
• 4.2.2 熔覆层微区面成分分析36-37
• 4.2.3 熔覆层的显微组织37-40
• 4.3 熔覆层的力学性能分析40-44
• 4.3.1 涂层的硬度分析40-41
• 4.3.2 熔覆层的耐磨性分析41-44
• 4.4 本章小节44-45
• 5 激光熔覆TiB-Ti(C,N)增强(TiNi-Ti_2Ni)复合涂层的组织和性能45-53
• 5.1 熔覆材料与工艺参数45
• 5.2 熔覆层组织和形貌分析45-49
• 5.3 熔覆层的性能测试49-52
• 5.3.1 微硬度测试与分析49-50
• 5.3.2 熔覆层的耐磨性测试50-52
• 5.4 本章小结52-53
• 结论53-55
• 参考文献55-59
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况59-60
• 致谢60-61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;多元复合涂层研制成功获国家专利[J];稀土信息;2010年05期

2 洁茹;;中标制造笫一条国产化多功能复合涂层织物生产线[J];技术经济信息;1990年02期

3 国文;植入物用生物活性复合涂层[J];金属功能材料;2000年06期

4 刘志霞;锌-铝长效防腐复合涂层的应用[J];水利水电快报;2000年13期

5 董秀中,陆善平,吴庆,代柄权,郭义,许先忠,朱仲为;柔性耐磨复合涂层的研制[J];粉末冶金材料科学与工程;2000年01期

6 蒋驰,张鹏程,肖云峰,税毅,王述刚,刘春荣;铝表面钽/镝/铅复合涂层组织结构的研究[J];材料保护;2001年01期

7 李亚东,刘敬肖,唐乃岭,王树传;镍钛合金表面含壳聚糖的钙磷复合涂层的仿生合成[J];大连轻工业学院学报;2004年04期

8 刘先雄;续斌;;耐高温复合涂层材料实例配方分析[J];甘肃冶金;2006年01期

9 宋浩杰;张招柱;罗状子;;聚四氟蜡粘结复合涂层的摩擦磨损性能研究[J];摩擦学学报;2007年01期

10 王峰;王树奇;崔向红;陈康敏;金华军;杨永涛;;铸钢表面耐热复合涂层的制备[J];铸造技术;2007年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 许坚勇;;复合涂层的技术应用[A];防腐蚀工程技术交流会暨防腐蚀及节能新材料普及讲座论文集[C];2008年

2 赵洪超;徐曦;王旭利;;复合涂层长期储存寿命研究[A];中国工程物理研究院第七届电子技术青年学术交流会论文集[C];2005年

3 蒋驰;周晋林;赖新春;肖云峰;税毅;王术刚;;钽/钨/锡复合涂层喷涂工艺应用[A];中国工程物理研究院科技年报（2002）[C];2002年

4 程银健;陈九磅;王平;;高温耐磨复合涂层的制备与磨损性能研究[A];2011年安徽省科协年会——机械工程分年会论文集[C];2011年

5 陆企亭;黄茂松;史以洪;;新一代水轮机抗磨蚀复合涂层的研制[A];水轮机抗磨蚀技术研讨会论文集[C];2006年

6 刘燕;任露泉;于思荣;苑东生;;仿生非光滑纳米复合涂层的润湿性研究[A];农业机械化与新农村建设——中国农业机械学会2006年学术年会论文集（上册）[C];2006年

7 王福恒;;复合涂层重防护技术研究[A];电子产品防护技术研讨会论文集[C];1996年

8 谢志雄;董仕节;;点焊电极表面电火花沉积复合涂层的组织和性能[A];湖北省第十届热处理年会论文集[C];2006年

9 雷廷权;欧阳家虎;耿林;裴宇滔;郭立新;李强;;激光熔覆复合涂层组织的形成与控制[A];第六届全国表面工程学术会议暨首届青年表面工程学术论坛论文集[C];2006年

10 陈永雄;魏世丞;刘燕;白金元;梁秀兵;徐滨士;;电弧喷涂抗热腐蚀/海水腐蚀双层复合涂层的制备及其组织分析[A];第七届全国表面工程学术会议暨第二届表面工程青年学术论坛论文集（二）[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 记者 姚耀;纳米复合涂层新技术为飞机护航[N];中国化工报;2010年

2 刘小革;我国核聚变装置壁处理再创新技术[N];四川科技报;2000年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 刘延辉;Ti6A14V钛合金表面激光熔覆镍基复合涂层及增强机理研究[D];华东理工大学;2015年

2 张伟钢;复合涂层结构与红外波段特性、兼容性及光谱选择性研究[D];南京航空航天大学;2014年

3 严雅静;金属钛表面TiO_2纳米管磷灰石复合涂层的制备与生物活性研究[D];电子科技大学;2015年

4 黄勇;钛基磷酸钙复合涂层的制备及其生物活性评价[D];电子科技大学;2014年

5 朱琳;磁控共溅射制备农机触土部件材料表面耐磨复合涂层研究[D];东北农业大学;2015年

6 宋政伟;镁合金防腐复合涂层的制备及耐蚀性研究[D];湖南大学;2015年

7 孙延安;三元复合驱采油螺杆泵螺杆抗结垢、抗磨损、抗静电复合涂层研究[D];西南石油大学;2015年

8 王永东;氩弧熔敷原位自生颗粒增强镍基复合涂层研究[D];哈尔滨工程大学;2009年

9 徐德生;仿生非光滑耐磨复合涂层的研究[D];吉林大学;2004年

10 周加贝;可载药生物高分子/磷酸钙多孔复合涂层的制备、表征及生物学评价[D];浙江大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 李英;微纳多级结构钽复合涂层的制备及生物性能研究[D];华南理工大学;2015年

2 欧阳卓;GH4169合金等离子喷涂(MoSi_2-CoNiCrAlY)复合涂层及其高温氧化性能研究[D];华南理工大学;2015年

3 秦丽红;钙磷/壳聚糖复合涂层表面BSA的吸附动力学研究[D];福建医科大学;2015年

4 李闯;激光表面合金化TiAl_3增强铝基复合涂层研究[D];昆明理工大学;2015年

5 黄鹏;新型厚钨复合涂层的制备工艺与性能研究[D];西南交通大学;2015年

6 王攀;TC4合金表面TiO_2/HA复合涂层的制备工艺与性能研究[D];长安大学;2015年

7 张丙明;碳化纤维抗静电复合涂层的制备及性能研究[D];山东大学;2015年

8 耿振;氮弧熔覆TiN-TiB_2/Fe基复合涂层组织与耐磨性研究[D];河北农业大学;2015年

9 王祥;等离子喷涂镍基复合涂层的微观结构及摩擦学行为研究[D];重庆理工大学;2015年

10 张毅;镁合金表面梯度降解生物涂层制备及性能表征[D];重庆理工大学;2015年

  本文关键词：钛合金表面激光熔覆金属陶瓷复合涂层改性研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：477425