纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳的研究

发布时间：2017-10-28 01:36

  本文关键词：纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳的研究

  更多相关文章： 纯钛 等电位空心阴极辉光放电 无氢渗碳 耐磨性 耐蚀性

【摘要】：钛及其合金是20世纪中期发展起来的重要的结构金属材料。它以其密度低、比强度高、耐蚀性及生物相容性好而被广泛应用。但钛的表面硬度低,导致其耐磨性差,且容易发生粘着磨损,并且在还原性酸中容易发生腐蚀。为了弥补其不足,可采用钛的表面合金化处理。本实验采用等电位空心阴极等离子辉光放电技术对纯钛TA1进行表面改性,以石墨为源极材料,在石墨的源极结构设计上,采用双层石墨罩体,双层石墨罩体的外层为碳钢罩,在最内层石墨罩体内放置纯钛TA1工件,在纯钛TA1工件上下均匀分布针状石墨源极,此石墨源极结构设计的优点在于,在低于纯钛TA1相变温度条件下,对其进行等电位空心阴极等离子辉光放电无氢渗碳时,能保证石墨源极的溅射效率,以及纯钛TA1工件周围的碳浓度,稳定工件周围的渗碳氛围,最终在提高纯钛TA1表面物理化学性能的同时,保证纯钛力学性能不受损失。本实验温度为700℃、750℃和800℃。实验结果表明,试样表面形成了一层4.0~8.0μm的合金渗层,合金渗层由Ti C相组成,试样的最高显微硬度为1298 HV0.2,为原始试样的5.43倍。通过静拉伸试验表明,纯钛表面经过等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳后,试样的抗拉强度较原始试样有所提升,试样抗拉强度能达到496.95MPa,与原始的工业纯钛TA1的抗拉强度366.57 MPa相比提高了近35.6%,伸长率与原始试样相比相差不多,但断面收缩率略有降低。分别利用摩擦磨损试验仪和电化学工作站分析了试样的摩擦学性能和在NaCl、H2SO4和HCl溶液中的耐蚀性能。结果表明,试样的减磨性能提高,在3.5%的NaCl溶液中,个别试样的腐蚀速度为2.35×10-4 mm/a,只是纯钛TA1基体的1/10;在0.5 mol/L的H2SO4溶液中,个别试样的腐蚀速度为1.67×10-3 mm/a,只是纯钛TA1基体的1/20;在0.5 mol/L的HCl中,个别试样的腐蚀速度为4.89×10-3 mm/a,只为纯钛TA1基体腐蚀速率的1/63。
【关键词】：纯钛 等电位空心阴极辉光放电 无氢渗碳 耐磨性 耐蚀性
【学位授予单位】：北京石油化工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.445
【目录】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-15
• 第一章 绪论15-25
• 1.1 金属材料表面处理技术的发展15-16
• 1.2 钛及其特性16
• 1.3 钛的应用16-19
• 1.3.1 钛在航空航天中的应用16-17
• 1.3.2 钛在海洋工程中的应用17-18
• 1.3.3 钛在电力、化工和电镀、电解中的应用18
• 1.3.4 钛在医疗卫生中的应用18-19
• 1.3.5 钛在汽车、建筑、体育和日常生活中的应用19
• 1.4 钛的表面处理方法19-22
• 1.4.1 钛的表面合金化技术20-21
• 1.4.2 钛的表面涂覆技术21
• 1.4.3 钛的表面薄膜技术21-22
• 1.4.4 钛表面的其他处理技术22
• 1.5 等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳技术原理22-24
• 1.5.1 等电位空心阴极辉光放电原理23
• 1.5.2 等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳技术23-24
• 1.6 本课题研究的主要内容24-25
• 第二章 纯钛表面辉光无氢渗碳及其实验结果25-41
• 2.1 纯钛表面等电位空心阴极辉光放电无氢渗碳25-30
• 2.1.1 实验材料25
• 2.1.2 实验设备25-26
• 2.1.3 石墨源极和工件的布置方式26-28
• 2.1.4 工艺参数的选定及实验数据28-30
• 2.1.5 辉光放电无氢渗碳的工艺操作过程30
• 2.2 纯钛表面辉光无氢渗碳的实验结果30-39
• 2.2.1 无氢渗碳层的表面形貌及截面显微组织31-33
• 2.2.2 无氢渗碳层的截面成分分析33-34
• 2.2.3 无氢渗碳层的表面相结构分析34-37
• 2.2.4 无氢渗碳层的硬度分析37-39
• 2.3 本章总结39-41
• 第三章 工业纯钛无氢渗碳后静拉伸力学性能分析41-49
• 3.1 静拉伸试验41-43
• 3.1.1 静拉伸试验设备41-42
• 3.1.2 静拉伸试验材料42
• 3.1.3 试验过程42-43
• 3.2 静拉伸试验结果及断口形貌分析43-48
• 3.2.1 静拉伸试验结果及分析43-46
• 3.2.2 静拉伸试验试样断口形貌分析46-48
• 3.3 本章总结48-49
• 第四章 纯钛等电位辉光无氢渗碳耐磨性能49-55
• 4.1 实验设备49-50
• 4.2 摩擦磨损实验结果分析50-54
• 4.3 摩擦原理分析54
• 4.4 本章总结54-55
• 第五章 纯钛等电位辉光无氢渗碳后耐蚀性研究55-67
• 5.1 电化学腐蚀设备及试样的制备55-56
• 5.1.1 电化学腐蚀设备55-56
• 5.1.2 试样的制备56
• 5.2 电化学腐蚀极化曲线测试56-59
• 5.2.1 极化曲线的测试方法57
• 5.2.2 阳极极化曲线57-58
• 5.2.3 极化曲线的Tafel外推法58-59
• 5.3 试样在腐蚀液中的极化曲线测试结果59-65
• 5.3.1 NaCl溶液中的极化曲线测试59-60
• 5.3.2 稀硫酸溶液中的极化曲线测试60-62
• 5.3.3 盐酸溶液中的极化曲线测试62-65
• 5.4 纯钛基材与渗碳试样腐蚀后的表面形貌65-66
• 5.5 本章总结66-67
• 第六章 总结与展望67-69
• 6.1 主要结论67-68
• 6.2 研究展望68-69
• 参考文献69-73
• 研究成果及发表的学术论文73-75
• 致谢75-77
• 导师和作者简介77

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 赵克德;;在钛表面形成的大气氧化处理薄膜的有用性[J];稀有金属合金加工;1981年04期

2 ;厂家直销 胶钛表面调整剂[J];材料保护;2004年08期

3 王廷鑫;钛的阳极氧化着色[J];稀有金属材料与工程;1983年02期

4 王小红;曹阳;张利;曹献英;金春阳;操风;;碱热处理对钛表面生物活性的影响[J];功能材料;2013年02期

5 R. W. SCHUTZ,龙克昌;钛氧化膜的抗腐蚀作用[J];稀有金属材料与工程;1983年01期

6 韦春利;陈晓明;;控制钛表面生物活性磷灰石多晶核分布的研究[J];功能材料;2011年03期

7 王小红;曹阳;刘钟馨;杨亮;涂进春;;酸碱辅以热处理对钛表面生物活性的影响[J];功能材料;2013年11期

8 葛永梅;宁成云;徐彩霞;谭帼馨;刘绪建;王玉强;郑华德;;钛表面三维纳米多孔结构对细胞增殖、分化的影响[J];稀有金属材料与工程;2011年S2期

9 陈卓s，

本文编号：1106124