Ti6Al4V合金激光原位合成自潤滑復合涂層的微結構與力學性能
發(fā)布時間:2021-11-10 03:08
鈦合金具有比強度高、生物相容性好、耐腐蝕性好和耐高溫等性能優(yōu)點,在海洋工程、航空航天、生物醫(yī)療等領域應用廣泛,但鈦合金的摩擦磨損性能較差,限制了其作為高溫摩擦運動部件的廣泛應用(如中介機閘、鍛造鈦風扇、壓氣機盤和葉片等),為改善鈦合金的摩擦學性能,利用激光熔覆技術在鈦合金表面制備高溫自潤滑耐磨復合涂層是有效的選擇之一。目前,大多數單一固體潤滑劑表現出了良好的自潤滑效果,但對高溫自潤滑耐磨復合涂層在寬溫域下進行研究的卻不多,這是因為有些固體潤滑劑在高溫下會失效,而多種固體潤滑劑的綜合應用是解決此問題的一種選擇。本文緊密結合國家自然科學基金(U1737112)、湖南省自然科學基金(2018JJ2677)和河南科技大學高端軸承摩擦學技術與應用國家地方聯(lián)合工程實驗室開放基金(201803)開展研究,選用質量分數為Ni60-16.8%TiC-23.2%WS2(N1涂層)和Ni60-19.6%TiC-20.4%WS2(N2涂層)兩種合金粉末為原材料,利用激光熔覆技術在Ti6A14V合金表面制備了兩組高溫自潤滑耐磨復合涂層;應用掃描電子顯微鏡(SEM)、能譜分析儀(EDS)和X射線衍射儀(XRD)等...
【文章來源】:中南林業(yè)科技大學湖南省
【文章頁數】:72 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1飛機中鈦合金的應用[1]??Fig.?1.1?Applications?of?titanium?alloy?in?aircraft?111??
抵抗外力對復合涂層表面的壓入,提高涂層的耐磨性;其三是固體潤滑相,能有??助于減小對偶件的磨損,起到優(yōu)異的減摩作用,高溫自潤滑耐磨減摩復合涂層的??主要成分如圖1.3所示。?.??1.3.2高溫耐磨減摩復合涂層中的潤滑相和增強相??耐磨減摩復合涂層中的增強相一般選擇具有高硬度、高耐磨性、耐高溫的陶??瓷相物質,如:氧化物Al2〇3、硼化物TiB、碳化物Tie等I36,3'本論文選用的??是Ti6A14V合金作為激光熔覆基材,其熱膨脹系數為(8.20X1(T6/K),本文選用的??是TiC陶瓷相作為復合涂層的增強相,其熱膨脹系數為7.74X10_6/K,與鈦合金??材料的熱膨脹系數相近,降低了熱應力并減少了裂紋的產生。自潤滑耐磨涂層中??的陶瓷顆?梢酝ㄟ^機械外加和原位合成兩種方法獲得。機械外加法是將自熔性??合金粉末與陶瓷粉末混合,利用高能激光束等熱源制備出復合涂層,達到使陶瓷??5??
磨損[71】。因其分解溫度較低(510°C),故在激光熔覆過程中WS2分解后的硫可??與其他金屬元素生成新的多層固體潤滑相,如TiS、NiS等。WS2平均粒徑為lRm,??其粉末形貌見圖2.1(c)。??麵??麵??圖2.1激光熔覆合金粉末形貌(a)Ni60;?(b)TiC;?(c)WS2????Fig.?2.1?Morphologies?of?laser?cladding?alloy?powders?(a)?Ni60;?(b)?TiC;?(c)?WS2??為了探索在寬溫域下具有良好自潤滑耐磨性能的復合涂層,經過查閱相關文??獻和前期研究優(yōu)化,設計了兩組不同粉末配比的復合涂層,如表2.1所示。??表2.1復合涂層的粉末成分與配比(質量分數%)??Table?2.1?The?chemical?composition?of?composite?coatings?(wt.?%)??混合粉末?Ni60?TiC?WS2??Ni60-16.8%TiC-23.2%WS2?60?16.8?23.2??Ni60-19.6%TiC-20.4%WS2?60?19.6?20.4??12??
【參考文獻】:
期刊論文
[1]激光技術在材料表面改性方面的研究進展[J]. 孫磊強,趙作福,莫梓睿,楊明亮,邱玉艷,劉亮. 遼寧工業(yè)大學學報(自然科學版). 2018(06)
[2]Ti6Al4V合金表面滲氮層的組織、耐摩擦和耐腐蝕性能[J]. 董敏鵬,吳國東,李金龍,馬付良,王志軍. 材料熱處理學報. 2018(10)
[3]鈦合金的應用進展[J]. 原國森,兗利鵬,韓艷艷. 熱加工工藝. 2017(04)
[4]Ti6Al4V合金激光熔覆復合涂層的摩擦學和高溫抗氧化性能研究[J]. 余鵬程,劉秀波,陸小龍,朱剛賢,陳瑤,石皋蓮,吳少華. 中國激光. 2015(10)
[5]激光熔覆Fe/(Ti,W)C復合材料的研究[J]. 段明忠,戴宇杰,卿志萍. 機械. 2015(08)
[6]SiO2、Al2O3、ZrO2對磨副材料對離子滲氮工業(yè)純鈦TA2磨損性能的影響[J]. 侯斌斌,岳文,杜迎軍,佘丁順,楊興寬,劉家浚. 材料熱處理學報. 2015(S1)
[7]鈦合金在航空航天及武器裝備領域的應用與發(fā)展[J]. 劉全明,張朝暉,劉世鋒,楊海瑛. 鋼鐵研究學報. 2015(03)
[8]鈦合金表面激光熔覆鎳基涂層質量分析[J]. 申澤慧,孫榮祿. 熱加工工藝. 2015(04)
[9]TC21鈦合金表面無氫滲碳層耐磨性分析[J]. 姬壽長,李爭顯,羅小峰,杜繼紅,華云峰,王彥鋒. 稀有金屬材料與工程. 2014(12)
[10]鈦合金在航空領域的發(fā)展與應用[J]. 趙丹丹. 鑄造. 2014(11)
碩士論文
[1]TA2合金激光熔覆鈦基高溫自潤滑耐磨復合涂層研究[D]. 喬世杰.蘇州大學 2017
[2]Ti6Al4V合金表面激光原位合成耐磨及高溫抗氧化復合涂層性能研究[D]. 余鵬程.蘇州大學 2016
[3]奧氏體不銹鋼高溫氧化性能與晶粒長大行為的研究[D]. 陳華.蘭州理工大學 2011
本文編號:3486451
【文章來源】:中南林業(yè)科技大學湖南省
【文章頁數】:72 頁
【學位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.1飛機中鈦合金的應用[1]??Fig.?1.1?Applications?of?titanium?alloy?in?aircraft?111??
抵抗外力對復合涂層表面的壓入,提高涂層的耐磨性;其三是固體潤滑相,能有??助于減小對偶件的磨損,起到優(yōu)異的減摩作用,高溫自潤滑耐磨減摩復合涂層的??主要成分如圖1.3所示。?.??1.3.2高溫耐磨減摩復合涂層中的潤滑相和增強相??耐磨減摩復合涂層中的增強相一般選擇具有高硬度、高耐磨性、耐高溫的陶??瓷相物質,如:氧化物Al2〇3、硼化物TiB、碳化物Tie等I36,3'本論文選用的??是Ti6A14V合金作為激光熔覆基材,其熱膨脹系數為(8.20X1(T6/K),本文選用的??是TiC陶瓷相作為復合涂層的增強相,其熱膨脹系數為7.74X10_6/K,與鈦合金??材料的熱膨脹系數相近,降低了熱應力并減少了裂紋的產生。自潤滑耐磨涂層中??的陶瓷顆?梢酝ㄟ^機械外加和原位合成兩種方法獲得。機械外加法是將自熔性??合金粉末與陶瓷粉末混合,利用高能激光束等熱源制備出復合涂層,達到使陶瓷??5??
磨損[71】。因其分解溫度較低(510°C),故在激光熔覆過程中WS2分解后的硫可??與其他金屬元素生成新的多層固體潤滑相,如TiS、NiS等。WS2平均粒徑為lRm,??其粉末形貌見圖2.1(c)。??麵??麵??圖2.1激光熔覆合金粉末形貌(a)Ni60;?(b)TiC;?(c)WS2????Fig.?2.1?Morphologies?of?laser?cladding?alloy?powders?(a)?Ni60;?(b)?TiC;?(c)?WS2??為了探索在寬溫域下具有良好自潤滑耐磨性能的復合涂層,經過查閱相關文??獻和前期研究優(yōu)化,設計了兩組不同粉末配比的復合涂層,如表2.1所示。??表2.1復合涂層的粉末成分與配比(質量分數%)??Table?2.1?The?chemical?composition?of?composite?coatings?(wt.?%)??混合粉末?Ni60?TiC?WS2??Ni60-16.8%TiC-23.2%WS2?60?16.8?23.2??Ni60-19.6%TiC-20.4%WS2?60?19.6?20.4??12??
【參考文獻】:
期刊論文
[1]激光技術在材料表面改性方面的研究進展[J]. 孫磊強,趙作福,莫梓睿,楊明亮,邱玉艷,劉亮. 遼寧工業(yè)大學學報(自然科學版). 2018(06)
[2]Ti6Al4V合金表面滲氮層的組織、耐摩擦和耐腐蝕性能[J]. 董敏鵬,吳國東,李金龍,馬付良,王志軍. 材料熱處理學報. 2018(10)
[3]鈦合金的應用進展[J]. 原國森,兗利鵬,韓艷艷. 熱加工工藝. 2017(04)
[4]Ti6Al4V合金激光熔覆復合涂層的摩擦學和高溫抗氧化性能研究[J]. 余鵬程,劉秀波,陸小龍,朱剛賢,陳瑤,石皋蓮,吳少華. 中國激光. 2015(10)
[5]激光熔覆Fe/(Ti,W)C復合材料的研究[J]. 段明忠,戴宇杰,卿志萍. 機械. 2015(08)
[6]SiO2、Al2O3、ZrO2對磨副材料對離子滲氮工業(yè)純鈦TA2磨損性能的影響[J]. 侯斌斌,岳文,杜迎軍,佘丁順,楊興寬,劉家浚. 材料熱處理學報. 2015(S1)
[7]鈦合金在航空航天及武器裝備領域的應用與發(fā)展[J]. 劉全明,張朝暉,劉世鋒,楊海瑛. 鋼鐵研究學報. 2015(03)
[8]鈦合金表面激光熔覆鎳基涂層質量分析[J]. 申澤慧,孫榮祿. 熱加工工藝. 2015(04)
[9]TC21鈦合金表面無氫滲碳層耐磨性分析[J]. 姬壽長,李爭顯,羅小峰,杜繼紅,華云峰,王彥鋒. 稀有金屬材料與工程. 2014(12)
[10]鈦合金在航空領域的發(fā)展與應用[J]. 趙丹丹. 鑄造. 2014(11)
碩士論文
[1]TA2合金激光熔覆鈦基高溫自潤滑耐磨復合涂層研究[D]. 喬世杰.蘇州大學 2017
[2]Ti6Al4V合金表面激光原位合成耐磨及高溫抗氧化復合涂層性能研究[D]. 余鵬程.蘇州大學 2016
[3]奧氏體不銹鋼高溫氧化性能與晶粒長大行為的研究[D]. 陳華.蘭州理工大學 2011
本文編號:3486451
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