钛合金Ti6Al4V超疏水表面制备及其性能研究

发布时间：2024-07-02 01:21

　　由于钛合金各种性能较为卓越,诸如较低的密度以及较高的比强度等,同时随着低成本钛合金的不断研制和制备工艺的不断创新,将钛合金应用于汽车领域逐渐进入人们视线。利用表面处理技术在钛合金表面构建出超疏水结构,可以使钛合金表面具备自清洁功能以及抗结冰等卓越性能,这在一定程度上可以促进钛合金的进一步应用。但是目前基于钛合金基底的超疏水表面制备方法仍然存在诸如需要特殊设备、制备条件苛刻、工艺复杂、大面积制备困难等问题,因此使用更加简易的方法在钛合金基底上构建出超疏水表面对于钛合金的进一步应用具有重要意义。首先立足于这一角度,本文采用化学蚀刻与高温烘干的方法,在不借助于任何低表面能物质氟化修饰的条件下,更加方便、快捷地成功制备出钛合金Ti6Al4V基底上具有微纳米级粗糙结构的超疏水表面,同时其水滴接触角达到163.1°±4.5°且滚动角低至5.3°±1.3°。此方法具有制备工艺简单便捷、能够大面积制备、无需特殊设备如反应釜以及无需低表面能物质氟化修饰带来的制备成本低等优点。然后利用接触角测量仪和滚动角测量仪对超疏水表面润湿性表征分析,讨论了钛合金Ti6Al4V超疏水表面制备过程中化学蚀刻时间、高温烘干...

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 自然界中的超疏水现象
        1.1.1 超疏水的荷叶与玫瑰花表面
        1.1.2 超疏水的鸭子与鹅的羽毛
        1.1.3 超疏水的蝴蝶翅膀与水黾腿
    1.2 钛合金的概述
        1.2.1 钛合金的性能
        1.2.2 钛合金的应用
    1.3 金属基底超疏水表面制备技术
        1.3.1 化学蚀刻法
        1.3.2 阳极氧化法
        1.3.3 气相沉积法
        1.3.4 机械加工法
        1.3.5 水热法
        1.3.6 激光蚀刻法
        1.3.7 溶胶凝胶法
        1.3.8 模板法
    1.4 超疏水表面制备技术中的问题及前景展望
        1.4.1 机械耐久性
        1.4.2 超疏水效果维持时间
        1.4.3 制备成本
        1.4.4 超疏水表面粗糙度与透明度
        1.4.5 超疏水表面制备技术展望
    1.5 论文主要研究内容
2 超疏水表面润湿性分析的相关理论基础
    2.1 润湿性的概念
    2.2 润湿性能的表征—接触角与滚动角以及接触角滞后
    2.3 理想化的润湿模型—Young’s方程
    2.4 粗糙表面上的润湿模型—Wenzel方程
    2.5 粗糙表面上的润湿模型—Cassie-Baxter方程
    2.6 Wenzel方程与Cassie-Baxter方程的联系
    2.7 超疏水表面的特征
3 钛合金Ti6Al4V基体上超疏水表面的制备与研究
    3.1 引言
    3.2 实验前准备
        3.2.1 实验材料与实验试剂
        3.2.2 实验设备与表征设备
        3.2.3 实验预处理
    3.3 钛合金Ti6Al4V基体上超疏水表面的制备
    3.4 钛合金Ti6Al4V超疏水表面的表征
    3.5 钛合金Ti6Al4V超疏水表面的表征结果分析与讨论
        3.5.1 试样表面的润湿性能转变
        3.5.2 蚀刻时间对试样表面润湿性能的影响
        3.5.3 烘干时间对试样表面润湿性能的影响
        3.5.4 烘干温度对试样表面润湿性能的影响
        3.5.5 蚀刻时间对试样表面的微观形貌生长变化的影响
        3.5.6 高温烘干对试样表面的微观形貌生长变化的影响
        3.5.7 蚀刻溶液的选择对试样表面的微观形貌生长变化的影响
        3.5.8 钛合金Ti6Al4V超疏水试样表面的化学成分分析
        3.5.9 钛合金Ti6Al4V超疏水试样表面的形成机理
    3.6 本章小结
4 钛合金Ti6Al4V基体上超疏水表面的性能研究
    4.1 钛合金Ti6Al4V超疏水试样表面的自清洁性能研究
        4.1.1 自清洁性能测试实验内容
        4.1.2 自清洁性能测试实验的结果讨论
    4.2 钛合金Ti6Al4V超疏水试样表面的耐久性研究
        4.2.1 耐久性测试实验内容
        4.2.2 耐久性测试实验的结果讨论
    4.3 钛合金Ti6Al4V超疏水试样表面的耐腐蚀性研究
        4.3.1 耐腐蚀性测试实验内容
        4.3.2 耐腐蚀性测试实验的结果讨论
    4.4 钛合金Ti6Al4V超疏水试样表面的耐摩擦性研究
        4.4.1 耐摩擦性测试实验内容
        4.4.2 耐摩擦性测试实验的结果讨论
    4.5 钛合金Ti6Al4V超疏水试样表面的抗结冰性研究
        4.5.1 抗结冰性测试实验内容
        4.5.2 抗结冰性测试实验的结果讨论
    4.6 本章小结
5 结论与展望
    5.1 本文结论
    5.2 未来展望
参考文献
致谢



本文编号：3999476