热处理温度/时间对TC4钛合金铜镀层结构的影响

发布时间：2023-02-01 20:52

　　钛及钛合金具有良好的综合机械性能以及在各种介质中优异的耐腐蚀性能,广泛应用于油井管、航空航天、生物医学和石油化工等行业。但是,钛合金存在导热性能和耐磨性能差等问题。为解决这一问题,本文利用电镀铜方法对TC4钛合金进行表面改性处理,由于电镀处理过程中,镀层存在的内应力可能会引起基体变形或产生裂纹。扩散热处理会使镀层与基体之间形成新相,从而产生冶金结合增加镀层与基体之间的结合力。鉴于以上原因,本文主要研究电镀铜后的热处理温度及时间对镀层结构的影响。采用金相显微镜、扫描电子显微镜及能谱分析仪和X射线衍射等分析方法,分析不同热处理温度及时间对铜镀层的相组成、金相组织、微观形貌、Cu/Ni、Ni/Ti和Cu/Ni/Ti界面原子的扩散行为等镀层结构的影响规律。结果表明:不同温度热处理后,界面出现较明显的扩散溶解区域,说明界面原子发生了互扩散现象;随着温度的升高扩散层增厚,并且热处理温度是影响原子扩散系数的主要因素;界面原子发生扩散时主要是Cu原子通过Cu/Ni界面向Ni镀层和Ti基体的扩散;不同温度热处理后镀层与基体之间主要形成了Cu4Ni、NiCu和NiTi相,其次形成了Ti2Ni、CuTi和C... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 钛及钛合金
        1.1.1 概述
        1.1.2 钛合金的分类
        1.1.3 钛合金的性能
        1.1.4 钛合金的应用
    1.2 钛合金在应用中的性能缺陷
        1.2.1 钛合金的耐磨性缺陷在应用中存在的问题
    1.3 钛合金的表面处理技术
        1.3.1 微弧氧化技术
        1.3.2 热喷涂技术
        1.3.3 气相沉积
        1.3.4 离子注入
        1.3.5 电镀
    1.4 课题的提出
    1.5 国内外研究现状
    1.6 本文研究的内容和意义
第二章 实验材料、设备及方法
    2.1 实验材料
    2.2 实验设备
    2.3 实验方法
        2.3.1 TC4钛合金铜镀层的制备
        2.3.2 铜镀层热处理工艺参数选择
        2.3.3 镀层组织形貌观察、成分及结构分析
        2.3.4 镀层性能检测
    2.4 实验流程图
第三章 不同热处理温度对TC4钛合金铜镀层结构的影响
    3.1 不同热处理温度下TC4钛合金铜镀层热处理后的相组成分析
    3.2 不同热处理温度下TC4钛合金铜镀层的表面组织分析
    3.3 不同热处理温度下TC4钛合金铜镀层截面微观形貌分析
    3.4 不同热处理温度对Ti、Ni和Cu原子扩散行为的影响
    3.5 本章小结
第四章 不同热处理时间对TC4钛合金铜镀层结构的影响
    4.1 不同热处理时间下TC4钛合金铜镀层表面组织分析
    4.2 不同热处理时间下TC4钛合金铜镀层截面微观形貌分析
    4.3 不同热处理时间对Ti、Ni和Cu原子扩散行为的影响
    4.4 本章小结
第五章 TC4钛合金铜镀层热处理后扩散行为的研究
    5.1 TC4钛合金Cu/Ni界面热处理后扩散行为研究
    5.2 Ni/Ti界面原子扩散行为研究
        5.2.1 Ni/Ti界面原子扩散的微观形貌
        5.2.2 Ni/Ti界面原子扩散线扫描分析
    5.3 Cu/Ni/Ti界面原子扩散行为的研究
    5.4 不同热处理工艺对TC4钛合金铜镀层显微硬度的影响
    5.5 不同热处理工艺对TC4钛合金铜镀层结合强度的影响
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]石油钻具螺纹防粘扣技术及应用[J]. 王少兰,费敬银,骆立立,林西华.  电镀与精饰. 2014(01)
[2]热处理对钛表面Ni-P合金镀层性能影响的研究[J]. 杨海彧,李争显,张雯.  钛工业进展. 2013(04)
[3]TC4钛合金表面化学镀Ni-P合金耐磨层研究[J]. 林翠,赵立才.  稀有金属材料与工程. 2013(03)
[4]Cu-Ni扩散偶的扩散溶解层[J]. 宋玉强,李世春,张振亚.  材料热处理学报. 2010(11)
[5]钛及钛合金在汽车上的应用[J]. 李中.  中国有色金属学报. 2010(S1)
[6]Ti/Cu扩散溶解层的组织结构和形成规律[J]. 宋玉强,李世春,杜光辉.  材料科学与工艺. 2010(03)
[7]电镀层内应力的产生和消除方法[J]. 满红娜.  电镀与环保. 2009(03)
[8]粉末钛合金的表面强化技术[J]. 闫志巧,蔡一湘,陈峰.  材料导报. 2009(09)
[9]TC4合金表面微弧氧化膜层耐蚀及摩擦性能研究[J]. 高广睿,李争显,杜继红.  稀有金属材料与工程. 2008(S4)
[10]钛、镁、铝合金的表面微弧氧化技术[J]. 王志刚,朱瑞富,吕宇鹏,李士同,蔡元兴.  陶瓷. 2007(01)



本文编号：3734441