钛合金表面Ti x Al y -TiN复合涂层原位生成技术及性能研究

发布时间：2021-06-20 16:00

　　本文采用激光气体氮化与同步送粉相结合的工艺方式,在钛合金表面制备出了性能优良的TixAly-TiN复合涂层,并对复合涂层的显微形貌、物相成分和显微硬度进行了表征,重点通过干摩擦条件下的滑动摩擦磨损、空气环境下的高温氧化以及湿蒸汽环境下的固体颗粒冲蚀磨损等试验手段对复合涂层的增强效果进行了验证。主要结论如下：（1）采用激光气体氮化与同步送粉相结合的工艺方式,在钛合金表面成功制备出TixAly-TiN复合涂层,复合涂层内部无裂纹、孔隙等缺陷,复合涂层与基体形成了冶金结合。（2） TixAly-TiN复合涂层中的主要物相有TiN和TixAly,复合涂层的显微硬度得到显著提高,增强效果主要来自TiN增强相。（3） TixAly-TiN复合涂层的耐磨性和抗高温氧化性能均优于TC4合金,但抗冲蚀性能比TC4合金差。耐磨性提高是由于复合涂层具有很高的硬度；抗高温氧化性能提高是由于复合涂层中添加了Al元素；抗冲蚀性能降低是由于复合涂层的断裂韧性差,对裂纹敏感。 

【文章来源】：华东理工大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景
    1.2 原位合成法在金属基复合材料制备中的应用
    1.3 激光气体氮化技术及研究现状
        1.3.1 供气装置
        1.3.2 合金元素的添加方式
        1.3.3 激光气体氮化技术研究现状
    1.4 摩擦磨损相关知识
        1.4.1 摩擦的定义与分类
        1.4.2 磨损的分类与过程
    1.5 冲蚀磨损相关知识
        1.5.1 冲蚀磨损的定义与分类
        1.5.2 冲蚀磨损的理论模型
        1.5.3 冲蚀磨损的影响因素
    1.6 高温氧化相关知识
        1.6.1 金属高温氧化的基本过程
        1.6.2 高温氧化热力学与动力学
        1.6.3 氧化膜中的应力与松弛
    1.7 研究目的与内容
第2章 Ti_xAl_y-TN复合涂层的显微形貌及显微硬度测试
    2.1 实验材料与设备
    2.2 涂层的制备工艺
        2.2.1 激光气体氮化工艺参数
        2.2.2 激光气体氮化流程
    2.3 涂层的显微形貌
        2.3.1 涂层表面显微形貌
        2.3.2 涂层横截面显微形貌(OM)
        2.3.3 涂层横截面显微形貌(SEM)
    2.4 涂层的物相成分和元素分布
        2.4.1 涂层物相成分
        2.4.2 涂层元素分布
    2.5 涂层的显微硬度测试
    2.6 本章小结
第3章 Ti_xAl_y-TiN复合涂层的耐磨性与抗冲蚀性能测试
    3.1 涂层的耐磨性测试
        3.1.1 摩擦系数
        3.1.2 磨损量
        3.1.3 磨损形貌
    3.2 涂层的抗冲蚀性能测试
        3.2.1 冲蚀试验平台
        3.2.2 冲蚀失重曲线
        3.2.3 冲蚀形貌
    3.3 本章小结
第4章 Ti_xAl_y-TiN复合涂层的抗氧化性能测试
    4.1 氧化动力学曲线
    4.2 氧化膜的显微形貌
        4.2.1 氧化表面宏观形貌
        4.2.2 氧化膜表面显微形貌
        4.2.3 氧化膜横截面显微形貌(OM)
    4.3 氧化膜的物相成分及元素分布
        4.3.1 氧化膜物相成分
        4.3.2 氧化膜元素分布
    4.4 氧化膜的显微硬度测试
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表论文情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]DLC,TiN薄膜的环境摩擦学特性研究[J]. 祝闻,聂朝胤,冉春华,金义栋,赵洋.  西南大学学报(自然科学版). 2014(01)
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[3]钛合金表面防护技术进展[J]. 汝强,胡显奇,盛钢.  广东化工. 2010(04)
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硕士论文
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[2]超超临界汽轮机叶片（Ti，Al）N/TiN涂层结构与抗氧化性能研究[D]. 张天宇.哈尔滨工程大学 2011
[3]TiN气相沉积涂层的摩擦磨损性能研究[D]. 陈俊杰.江南大学 2008
[4]不同工艺制备Al-Si涂层的抗高温氧化性能研究[D]. 孙杰.哈尔滨工程大学 2007
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本文编号：3239503