TC4钛合金熔盐电解法渗硼的研究
本文选题：TC4 + 熔盐电解 ； 参考：《西安建筑科技大学》2015年硕士论文
【摘要】：TC4(Ti-6Al-4V)钛合金具备密度小、比强度高、耐蚀性及生物相容性好等一系列优点,在钛合金里面用量最大,但是其表面硬度低、耐磨性较差,因此有必要对TC4钛合金进行表面强化处理以提高其表面硬度。金属的熔盐电解法渗硼具有成本低、操作简单、渗硼效果明显等优点,本论文采用熔盐电解法对TC4钛合金表面渗硼。实验用TC4钛合金片作阴极,石墨坩埚作阳极,选用无水硼砂和无水碳酸钠的混合盐作电解质,对不同组分的混合熔盐进行示差扫描热量(DSC)-热重(TG)分析,以确定合适的熔盐配比。分别在不同电流密度、通电时间及温度下对TC4钛合金表面进行渗硼处理,利用X射线衍射仪(XRD)对渗层表面及熔盐进行物相分析,利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)来分析渗层断面的形貌和元素;利用显微硬度仪测量渗层表面硬度。研究了电流密度、通电时间和温度对渗层生长情况及形貌的影响,并对熔盐电解渗硼的反应机理进行了探讨。对不同配比的混合熔盐进行DSC-TG分析,讨论了混合盐加热过程中的物理化学变化,并确定出添加20%Na2CO3的混合盐适合渗硼;通过分析不同条件下获得的渗硼组织的微观形貌及物相组成发现温度为900℃、通电时间为110 min、电流密度为3500 A/m2时渗硼的效果较好,所得渗层外层为致密层,主要成分是TiB2,内层为结构较疏松的晶须组织,主要成分是TiB。渗层致密层厚度约为14.8μm,表面硬度达到了HV712,是TC4钛合金原始硬度(HV290左右)的2.5倍,有效提高了钛合金的表面硬度;此外,分别讨论了电流密度、通电时间、温度对渗层的厚度及形貌的影响;实验中发现某些试样渗层与基体结合处的少部分位置存在孔隙和微小裂纹,论文中对该问题产生的原因进行了讨论。参考熔盐的物相分析及DSC-TG分析结果,并结合渗硼反应的热力学计算数据,探讨了渗硼的机理,并归纳总结了渗硼过程的主要反应。
[Abstract]:A series of advantages such as low density , high specific strength , good corrosion resistance and biocompatibility were studied . The effects of current density , current time and temperature on the surface hardness of titanium alloy were studied .
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG166.5
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，本文编号：2066287
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