TC4钛合金微弧氧化/ZrO 2 、BN复合膜摩擦磨损性能研究

发布时间：2021-10-29 19:00

　　在Na2SiO3-Na2WO4-（NaPO3）6-NaF电解液体系中,采用直流脉冲方式对TC4钛合金进行微弧氧化,制备出含有BN和ZrO2颗粒的微弧氧化陶瓷膜层。研究了电解液中BN和ZrO2的含量、电流密度以及氧化时间对膜层表面形貌、复合膜厚度、复合膜粗糙度的影响。对复合膜层的摩擦磨损性能进行研究,并提出耐磨减摩机制。对微弧氧化放电的机制进行研究,分析颗粒从电解液到达膜层表面的控制要素,对颗粒进入膜层过程进行分析。研究结果表明:在8g/L Na2SiO3、6g/L（NaPO3）6、4g/L Na2WO4、0.5g/L NaF的电解液中分别添加BN、ZrO2微粒,电流密度为8A/dm2,频率500Hz,占空比为40%,制备出含有BN和ZrO2微粒的微弧氧化膜层。随着氧化时间的延长,膜层增厚,膜层生长速率减小,表面微孔数目减小,孔径增大,膜层表面粗糙度增加。氧化30min后的微弧氧化BN复合膜的摩擦系数和比磨损率分别为0.05左右、0.85×10-7mm3/N.m。氧化100min后的ZrO2复合膜的摩擦系数为0.125左右,比磨损率为1.5×10-7mm3/N.m。膜层中ZrO2微粒含量... 

【文章来源】：南昌航空大学江西省

【文章页数】：72 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 钛合金材料简介与应用
    1.2 微弧氧化技术
        1.2.1 微弧氧化技术的特点
        1.2.2 微弧氧化技术的应用
        1.2.3 微弧氧化成膜机理
        1.2.4 微弧氧化技术存在的主要问题
    1.3 颗粒增强钛合金复合膜的研究进展
        1.3.1 常用的增强相
        1.3.2 第二相颗粒对钛合金微弧氧化膜的影响
    1.4 本课题的研究意义
    1.5 本课题的研究内容
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 阳极材料
        2.1.2 实验试剂
        2.1.3 实验装置
    2.2 工艺流程
        2.2.1 复合颗粒的选择
        2.2.2 电解液的配制
        2.2.3 工艺流程
    2.3 测试方法
        2.3.1 微弧氧化膜相组成和结构分析
        2.3.2 微弧氧化陶瓷膜厚度测试
        2.3.3 微弧氧化陶瓷膜粗糙度测试
        2.3.4 微弧氧化膜层摩擦磨损性能测试
        2.3.5 Zeta电位测试仪
第3章 BN、ZrO_2—微弧氧化复合膜的组织、结构研究
    3.1 槽电压与时间的关系曲线
    3.2 氧化时间对陶瓷膜层的影响
        3.2.1 氧化时间对膜层形貌的影响
        3.2.2 氧化时间对膜层粗糙度及厚度的影响
    3.3 电流密度对陶瓷膜层的影响
        3.3.1 电流密度对膜层形貌的影响
        3.3.2 电流密度对膜层粗糙度及厚度的影响
    3.4 电解液中第二相粒子含量对陶瓷膜层表面形貌的影响
    本章小结
第4章 BN、ZrO_2—微弧氧化复合膜摩擦磨损性能
    4.1 氧化时间对微弧氧化陶瓷膜的相组成的影响
    4.2 微弧氧化复合膜成分
    4.3 摩擦磨损性能研究
        4.3.1 氧化时间对BN复合膜的摩擦磨损性能的影响
        4.3.2 氧化时间对ZrO_2复合膜摩擦磨损性能的影响
    4.4 微粒复合量对微弧氧化陶瓷膜层的摩擦磨损性能的影响
        4.4.1 BN微粒复合量对膜层摩擦磨损性能的影响
        4.4.2 ZrO_2微粒复合量对膜层摩擦磨损性能的影响
    4.5 微弧氧化复合膜摩擦磨损机理ZrO_2
        4.5.1 微弧氧化BN复合膜的摩擦磨损机理
        4.5.2 微弧氧化ZrO_2复合膜的摩擦磨损机理
    本章小结
第5章 微弧氧化复合膜生长机理的研究
    5.1 微弧氧化膜与微弧氧化BN复合膜截面分析
    5.2 微弧氧化ZrO_2膜层截面线扫描
    5.3 微弧氧化等离子体过程
    5.4 微弧氧化复合膜成膜机理分析
        5.4.1 表明活性剂对颗粒沉积的影响
        5.4.2 微弧氧化复合膜放电过程
    本章小结
第6章 结论
参考文献
攻读硕士期间发表论文
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[2]电流密度对TC4钛合金微弧氧化陶瓷膜性能的影响[J]. 李明哲,牛宗伟,徐明玉.  电镀与涂饰. 2014(07)
[3]基于微弧氧化技术的复合涂层的研究现状[J]. 樊志斌,阎峰云,邵敬涛,吴东旭.  特种铸造及有色合金. 2014(01)
[4]钛合金微弧氧化-聚四氟乙烯复合自润滑膜的制备及其性能[J]. 赵晖,杜春燕,杨金花,王小辉,王峰.  材料保护. 2014(01)
[5]Ti6Al4V合金微弧氧化对Ni-P-ZrO2化学复合镀层结合性能和耐磨性能的影响（英文）[J]. 冯长杰,胡水莲,江鸢飞,周雅.  稀有金属材料与工程. 2013(12)
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[7]TC4钛合金微弧氧化Cr2O3复合膜的结构及摩擦磨损性能[J]. 杜楠,王帅星,赵晴,朱文辉.  稀有金属材料与工程. 2013(03)
[8]钛合金微弧氧化一步制备含石墨的减摩涂层[J]. 穆明,梁军,肖乾,周新建.  材料科学与工艺. 2013(01)
[9]船用钛合金微弧氧化膜的性能及其研究进展[J]. 白清友,刘海萍,毕四富,马志强,曹立新,屠振密.  中国表面工程. 2013(01)
[10]医用钛及钛合金表面微弧氧化膜层性能研究进展[J]. 裴崇,徐涛,杨钢,方树铭,周林.  云南冶金. 2012(06)

硕士论文
[1]微弧氧化法于钛基金属表面制备生物活性膜层的研究[D]. 徐胜.西安理工大学 2005



本文编号：3465227