钛合金表面复合膜层制备及其性能研究
发布时间：2021-12-30 02:59
本文采用以硅酸钠为主盐的复合电解液体系,在TC4钛合金表面制备微弧氧化膜层。通过调节正向电压和电解液中硅酸钠的浓度来获得不同表面形貌和物相组成的膜层,探究正向电压和硅酸钠浓度对膜层厚度、粗糙度、显微硬度和结合力等基本性能的影响规律,以确定合适的微弧氧化工艺参数制备预制膜层。然后采用激光束处理预制膜层,并研究了激光功率和扫描速度对复合膜层表面形貌、物相组成、粗糙度、显微硬度,结合力和摩擦磨损性能的影响。结果表明:正向电压和主盐硅酸钠浓度的大小是影响TC4微弧氧化膜层形成的重要因素。随着正向电压和硅酸钠浓度的增加膜层厚度逐渐增加,膜层表面孔径大小和粗糙度与正向电压成正比,膜层中的主要成分是TiO2。激光束处理之后复合膜层表面达到了重熔的效果,表面微弧氧化形成“火山口”状的微孔被填充,使得膜层的孔隙度和粗糙度减小,膜层变得平整、光滑。扫描速度一定时,随着激光功率的增大,能量密度越大,微孔被填充的越多,重熔效果越明显,但当激光功率过大时会产生较多且长的微裂纹;复合膜层中金红石相含量增多,锐钛矿相减少,当激光功率增大到1000W时,出现新相钛酸铝和氮化钛,硬度大幅度提升。结...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同正向电压下微弧氧化膜层的表面形貌
微弧氧化膜层的截面形貌及其对应的截面元素线扫描Fig3.2MAOcoatingcrosssectionmorphologyandlinescanningcurves
沈阳理工大学硕士学位论文30TC4的导热性较差，过多的热量传递不出去，导致基体过热膨胀变形，并且微弧氧化的陶瓷层韧性较差引起了膜层开裂，随着功率的进一步增大裂纹相应会变得更大，裂纹数量更多。因此选择合适的激光重熔参数，可以消除了大部分内部缺陷，使得组织细化，微弧氧化层孔洞明显减少,在膜层表面形成了致密、细小的重熔层,使得表面平整度得到提高，也使得膜层的整体质量得到提高。图4.1不同激光功率处理下复合膜层的表面形貌(a)0W(b)800W(c)1000W(d)1200WFig4.1Surfacemorphologyofcompositefilmunderdifferentlaserpower(a)0W(b)800W(c)1000W(d)1200W4.1.2复合膜层截面形貌分析图4.2为经过激光处理后复合膜层的截面形貌，从图中可以看出复合膜层截(c)(a)(d)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of laser surface remelting on microstructure and degradation mechanism in simulated body fluid of Zn-0.5Zr alloy[J]. Zheng Wang,Qingke Zhang,Robabeh Bagheri,Pushan Guo,Yirong Yao,Lijing Yang,Zhenlun Song. Journal of Materials Science & Technology. 2019(11)
[2]钛表面微弧氧化结构和成分对其润湿性的影响[J]. 张贤琳,王晓琳,马建威,李宝娥,李海鹏,刘世敏,梁春永,王洪水. 材料导报. 2019(24)
[3]纳米TiO2对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性的影响及机理[J]. 刘婉颖,邱宇洪,刘颖,林元华,石云升,Mohd Talha,高婷艳. 表面技术. 2019(10)
[4]电解液中的Na2SiO3浓度对2024铝合金微弧氧化陶瓷膜层组织与耐腐蚀性的影响[J]. 黄群,余敏,丁腾飞,郭宏伟. 轻合金加工技术. 2019(09)
[5]等离子喷涂-物理气相沉积稀土高温功能涂层研究进展[J]. 邓春明,肖娟,曹家旭,张小锋,牛少鹏,毛杰,邓子谦,宋琛. 材料研究与应用. 2019(03)
[6]等离子物理气相沉积准柱状结构YSZ涂层的制备及抗热震性能[J]. 高丽华,冀晓鹃,侯伟骜,卢晓亮,章德铭. 材料导报. 2019(12)
[7]激光重熔等离子喷涂双层结构热障涂层制备工艺研究现状及其发展[J]. 王东生,田宗军. 应用激光. 2019(03)
[8]激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响[J]. 纪秀林,顾鹏,王振松,唐秋逸,李泽. 表面技术. 2019(04)
[9]微弧氧化处理对钛合金超声辐射杆抗腐蚀性能的影响[J]. 文康,张立华,李瑞卿. 材料热处理学报. 2019(03)
[10]等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）制热障涂层（TBCs）抗燃气热腐蚀性能研究[J]. 袁小虎,李定骏. 东方汽轮机. 2019(01)
博士论文
[1]钛合金微等离子体氧化陶瓷膜的结构与耐腐蚀机制研究[D]. 姚忠平.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]激光重熔工艺参数对喷涂Fe基Ni/WC涂层微观缺陷的抑制机制研究[D]. 何文.江西理工大学 2018
[2]TC4钛合金微弧氧化成膜机理研究[D]. 程法嵩.南昌航空大学 2017
[3]γ-TiAl双辉等离子W-Mo共渗工艺及改性层性能研究[D]. 黄聪.南京航空航天大学 2017
[4]钛合金表面微弧氧化强流脉冲电子束复合处理技术[D]. 王宝婷.沈阳理工大学 2017
[5]TC11合金表面双辉等离子渗Zr与Zr-Er共渗的工艺及性能研究[D]. 王亚.南京航空航天大学 2015
[6]钛合金微弧氧化膜层摩擦学特性研究[D]. 李文芳.北京理工大学 2015
[7]Ti基非晶合金熔体与Ti合金的润湿行为研究[D]. 叶恒.东北大学 2014
[8]双辉等离子表面冶金技术制备Fe-Al-Cr合金层及其性能研究[D]. 罗西希.南京航空航天大学 2014
[9]钛合金表面复合改性技术研究[D]. 杜春燕.沈阳理工大学 2014
[10]ZrTiAlV合金双辉等离子表面渗碳及其性能研究[D]. 席微.燕山大学 2013
本文编号：3557344
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同正向电压下微弧氧化膜层的表面形貌
微弧氧化膜层的截面形貌及其对应的截面元素线扫描Fig3.2MAOcoatingcrosssectionmorphologyandlinescanningcurves
沈阳理工大学硕士学位论文30TC4的导热性较差，过多的热量传递不出去，导致基体过热膨胀变形，并且微弧氧化的陶瓷层韧性较差引起了膜层开裂，随着功率的进一步增大裂纹相应会变得更大，裂纹数量更多。因此选择合适的激光重熔参数，可以消除了大部分内部缺陷，使得组织细化，微弧氧化层孔洞明显减少,在膜层表面形成了致密、细小的重熔层,使得表面平整度得到提高，也使得膜层的整体质量得到提高。图4.1不同激光功率处理下复合膜层的表面形貌(a)0W(b)800W(c)1000W(d)1200WFig4.1Surfacemorphologyofcompositefilmunderdifferentlaserpower(a)0W(b)800W(c)1000W(d)1200W4.1.2复合膜层截面形貌分析图4.2为经过激光处理后复合膜层的截面形貌，从图中可以看出复合膜层截(c)(a)(d)(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1]Influence of laser surface remelting on microstructure and degradation mechanism in simulated body fluid of Zn-0.5Zr alloy[J]. Zheng Wang,Qingke Zhang,Robabeh Bagheri,Pushan Guo,Yirong Yao,Lijing Yang,Zhenlun Song. Journal of Materials Science & Technology. 2019(11)
[2]钛表面微弧氧化结构和成分对其润湿性的影响[J]. 张贤琳,王晓琳,马建威,李宝娥,李海鹏,刘世敏,梁春永,王洪水. 材料导报. 2019(24)
[3]纳米TiO2对D16T铝合金微弧氧化膜耐磨性的影响及机理[J]. 刘婉颖,邱宇洪,刘颖,林元华,石云升,Mohd Talha,高婷艳. 表面技术. 2019(10)
[4]电解液中的Na2SiO3浓度对2024铝合金微弧氧化陶瓷膜层组织与耐腐蚀性的影响[J]. 黄群,余敏,丁腾飞,郭宏伟. 轻合金加工技术. 2019(09)
[5]等离子喷涂-物理气相沉积稀土高温功能涂层研究进展[J]. 邓春明,肖娟,曹家旭,张小锋,牛少鹏,毛杰,邓子谦,宋琛. 材料研究与应用. 2019(03)
[6]等离子物理气相沉积准柱状结构YSZ涂层的制备及抗热震性能[J]. 高丽华,冀晓鹃,侯伟骜,卢晓亮,章德铭. 材料导报. 2019(12)
[7]激光重熔等离子喷涂双层结构热障涂层制备工艺研究现状及其发展[J]. 王东生,田宗军. 应用激光. 2019(03)
[8]激光重熔对电弧喷涂含非晶相铁基涂层性能的影响[J]. 纪秀林,顾鹏,王振松,唐秋逸,李泽. 表面技术. 2019(04)
[9]微弧氧化处理对钛合金超声辐射杆抗腐蚀性能的影响[J]. 文康,张立华,李瑞卿. 材料热处理学报. 2019(03)
[10]等离子喷涂-物理气相沉积（PS-PVD）制热障涂层（TBCs）抗燃气热腐蚀性能研究[J]. 袁小虎,李定骏. 东方汽轮机. 2019(01)
博士论文
[1]钛合金微等离子体氧化陶瓷膜的结构与耐腐蚀机制研究[D]. 姚忠平.哈尔滨工业大学 2006
硕士论文
[1]激光重熔工艺参数对喷涂Fe基Ni/WC涂层微观缺陷的抑制机制研究[D]. 何文.江西理工大学 2018
[2]TC4钛合金微弧氧化成膜机理研究[D]. 程法嵩.南昌航空大学 2017
[3]γ-TiAl双辉等离子W-Mo共渗工艺及改性层性能研究[D]. 黄聪.南京航空航天大学 2017
[4]钛合金表面微弧氧化强流脉冲电子束复合处理技术[D]. 王宝婷.沈阳理工大学 2017
[5]TC11合金表面双辉等离子渗Zr与Zr-Er共渗的工艺及性能研究[D]. 王亚.南京航空航天大学 2015
[6]钛合金微弧氧化膜层摩擦学特性研究[D]. 李文芳.北京理工大学 2015
[7]Ti基非晶合金熔体与Ti合金的润湿行为研究[D]. 叶恒.东北大学 2014
[8]双辉等离子表面冶金技术制备Fe-Al-Cr合金层及其性能研究[D]. 罗西希.南京航空航天大学 2014
[9]钛合金表面复合改性技术研究[D]. 杜春燕.沈阳理工大学 2014
[10]ZrTiAlV合金双辉等离子表面渗碳及其性能研究[D]. 席微.燕山大学 2013
本文编号：3557344
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