Zr17Ti74Al6V4合金双辉等离子表面渗铁及其性能研究

发布时间：2017-09-12 04:29

  本文关键词：Zr17Ti74Al6V4合金双辉等离子表面渗铁及其性能研究

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【摘要】：由于钛合金具备诸多优良的性质,例如质量轻、比强度大、熔点高、耐腐蚀等,被大量应用在医学、化工、航空航天等领域。元素Zr和Ti属于同族元素,二者的性质有相似之处,都具有强度高、硬度高和熔点高等性质,将TC4合金元素中的一些Ti元素用Zr元素代替,制备出了一种新型的ZrTiAlV合金。但是ZrTiAlV合金的硬度低、耐磨性能、耐蚀性差使其应用受到限制,本文采用双辉等离子表面渗镀技术在ZrTiAl V合金表面渗铁,以改善其耐磨性和耐腐蚀性。本文分别对影响渗层性能的源极—工件间距离、工作气压、保温温度、保温时间、源极电压、源极电流等参数进行探究并对获得的渗层进行XRD、EDS分析,确定渗铁的最佳工艺参数为:温度900±10℃,实验时间4h,工作气压40Pa,极电压770~950V,工件电压380~520V,源—阴极间距离15mm;在ZrTiAlV合金表面获得厚度198μm的渗铁层,渗层主要由FeTi、ZrFe2相组成,表面维氏硬度高达660HV。通过对渗层进行摩擦磨损性能和耐腐蚀性能测试,结果分析表明,渗铁后ZrTiAl V合金的摩擦系数相比基体有明显的下降,磨痕宽度和磨痕渗镀明显变小,磨损量也明显降低,耐磨性得到明显增强。在5%的H2SO4溶液中,渗铁合金层的自腐蚀电位增大,自腐蚀电流密度比基体小1个数量级,极化电阻增大,耐腐蚀性得到提高。在3.5%的NaCl和0.5mol/L的HCl溶液中,渗铁后合金渗层都出现了明显的钝化区,自腐蚀电位相比于基体增大,自腐蚀电流比基体降低,维钝电流密度明显降低,极化电阻升高,耐蚀性进一步增强。
【关键词】：ZrTiAlV合金 双辉等离子 渗铁 耐磨性 耐蚀性
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-21
• 1.1 引言9-10
• 1.2 钛合金和锆合金10-11
• 1.3 双辉等离子表面冶金技术11-13
• 1.3.1 双辉等离子表面冶金技术原理11-12
• 1.3.2 双层辉光等离子表面冶金技术的特点和优点12-13
• 1.3.3 双辉等离子表面冶金技术的现状和发展方向13
• 1.4 合金的摩擦磨损性能13-16
• 1.4.1 摩擦磨损的分类14-16
• 1.4.2 摩擦磨损的表征16
• 1.5 合金的耐腐蚀性能16-19
• 1.5.1 材料腐蚀的危害16-17
• 1.5.2 材料腐蚀的分类17
• 1.5.3 材料腐蚀的防护17-18
• 1.5.4 材料耐腐蚀性的测定18-19
• 1.6 研究内容及意义19-21
• 第2章 实验方法及设备21-27
• 2.1 双辉等离子表面渗镀设备21-24
• 2.1.1 双辉等离子表面冶金炉21-23
• 2.1.2 实验参数的设定23-24
• 2.2 渗层的性能表征24-27
• 2.2.1 硬度24
• 2.2.2 物相分析24
• 2.2.3 能谱分析和SEM分析24-25
• 2.2.4 耐磨性和耐腐蚀性实验25-27
• 第3章 渗镀工艺的研究27-40
• 3.1 工艺实验方案的确定27-28
• 3.2 工艺参数的研究28-34
• 3.2.1 源极电压28
• 3.2.2 工件电压28-29
• 3.2.3 气压29-30
• 3.2.4 保温温度30-32
• 3.2.5 保温时间32
• 3.2.6 源极-工件间距32-34
• 3.2.7 渗铁工艺表34
• 3.2.8 最佳工艺参数34
• 3.3 渗层的结构和形貌34-39
• 3.3.1 渗层的金相组织34-36
• 3.3.2 渗铁层的能谱分析36-37
• 3.3.3 渗铁层的相组成37-39
• 本章小结39-40
• 第4章 渗铁层耐磨性和耐蚀性的研究40-52
• 4.1 渗铁层摩擦磨损分析40-45
• 4.1.1 渗铁层的硬度40-41
• 4.1.2 摩擦系数41-42
• 4.1.3 摩擦形貌42-44
• 4.1.4 磨损量和磨损率44-45
• 4.2 渗铁层耐蚀性的研究45-50
• 4.2.1 5%H2SO4溶液中试样的极化曲线45-47
• 4.2.2 0.1mol/L HCl溶液中试样的极化曲线47-48
• 4.2.3 3.5%NaCl溶液中试样的极化曲线48-50
• 本章小结50-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果57-58
• 致谢58

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本文编号：835110