鈦合金因?yàn)檫h(yuǎn)優(yōu)于其他輕量化材料的比強(qiáng)度和優(yōu)異的力學(xué)性能,成為汽車(chē)輕量化材料的重要選擇,被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、航天航空和船舶海洋等領(lǐng)域。激光熔覆可以顯著提高車(chē)用鈦合金表面的耐磨性能和耐蝕性能,推動(dòng)其在汽車(chē)工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展應(yīng)用。本課題針對(duì)鈦合金在汽車(chē)服役環(huán)境下的磨損和腐蝕失效問(wèn)題,選擇Co基粉末Co07作為激光熔覆試驗(yàn)所用材料,在鈦合金表面進(jìn)行激光熔覆制備Co基覆層來(lái)提升其耐磨耐蝕性能,延長(zhǎng)其在車(chē)輛服役環(huán)境下的使用壽命。本文主要研究?jī)?nèi)容包括車(chē)用鈦合金覆層的工藝優(yōu)化、車(chē)用鈦合金覆層常溫和高溫摩擦磨損分析、車(chē)用鈦合金覆層耐蝕性能分析、車(chē)用鈦合金微觀組織、物相組成和元素分布分析,最后課題研究了掃描速度變化對(duì)車(chē)輛服役環(huán)境下覆層性能的影響。首先,使用正交試驗(yàn)法和正交矩陣分析法,以稀釋率和顯微硬度作為水平指標(biāo),進(jìn)行電流、脈寬和頻率的激光器工藝參數(shù)優(yōu)化,并使用最優(yōu)參數(shù)制備車(chē)用鈦合金覆層。其次,分析覆層的車(chē)輛摩擦和腐蝕服役環(huán)境。使用摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)對(duì)車(chē)用鈦合金覆層進(jìn)行常溫和高溫摩擦磨損試驗(yàn)。從常溫及高溫摩擦磨損系數(shù)和失重方面對(duì)比分析車(chē)用鈦合金及其覆層耐磨性能,使用場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡對(duì)車(chē)用鈦合金覆層摩擦磨損形貌及其元... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

中國(guó)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀圖

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-3-影響部件正常服役情況，而摩擦磨損帶來(lái)的摩擦副服役表面材料大料脫落也會(huì)造成摩擦部件失效情況。圖1-2鈦合金管道腐蝕失效[21]表面改性技術(shù)可以快速有效地提高車(chē)用鈦合金表面的耐磨性能和耐蝕性能，延長(zhǎng)其使用壽命，是解決其失效問(wèn)題的重要手段。車(chē)用鈦合金表面改性的目的是制備耐磨性能和耐蝕性能優(yōu)異的覆層，以延長(zhǎng)其在車(chē)輛服役環(huán)境下的工作壽命。車(chē)用鈦合金表面改性技術(shù)包括氮化[23]、滲碳[24]、電催化氧化[25]、物理氣相沉積[26]、化學(xué)氣相沉積[27]和離子注入[28]等方式，但是這些方式存在滲層氮化層不均勻，電催化反應(yīng)效率低下，沉積層與車(chē)用鈦合金結(jié)合較差，離子注入設(shè)備復(fù)雜昂貴且注入層較淺等諸多缺點(diǎn)。而激光熔覆可以在車(chē)用鈦合金表面制備出致密且性能優(yōu)異的覆層，其覆層與車(chē)用鈦合金形成優(yōu)良的冶金結(jié)合，不易脫落，處理能力相對(duì)更快，快速加熱、冷卻速率、高熱梯度和快速在凝固速度可以產(chǎn)生致密的覆層，并且可以通過(guò)控制工藝參數(shù)和熔覆材料組成制備滿足服役要求的覆層[29]。因此通過(guò)激光熔覆在車(chē)用鈦合金服役表面制備覆層來(lái)提高其表面性能，延長(zhǎng)車(chē)用鈦合金的服役壽命逐漸成為鈦合金汽車(chē)應(yīng)用發(fā)展的重要內(nèi)容。1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀況1.2.1國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者也紛紛將大量科研力量投入到汽車(chē)輕量化的研究中，而汽車(chē)輕量化材料的應(yīng)用是汽車(chē)輕量化技術(shù)的重要方向，也是降低汽車(chē)重量最為直接有效的手段[30]。汽車(chē)輕量化材料主要包括高強(qiáng)度鋼、鋁合金、鎂合金、鈦合金和復(fù)合材料，而鈦合金因其遠(yuǎn)優(yōu)于其他輕量化材料的比強(qiáng)度和綜合力學(xué)性能受到國(guó)內(nèi)汽車(chē)行業(yè)科研人員的廣泛關(guān)注[31,32]。鈦合金的表面失效問(wèn)題一直是限制其在汽車(chē)上進(jìn)一步應(yīng)用的重要問(wèn)題，通過(guò)表面改性技術(shù)改善其表面性能，是解決車(chē)?

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程碩士學(xué)位論文-5-NiCrBSi、TiN和WS2粉末激光熔覆車(chē)用鈦合金，制備了原位生成TiS潤(rùn)滑劑相TiN增強(qiáng)Ni基復(fù)合涂層。結(jié)果表明，與基材（370HV0.2）相比，覆層的硬度（約900HV0.2）顯著提高。這些涂層的摩擦系數(shù)和磨損率已顯著降低，如圖1-3所示。a)摩擦磨損系數(shù)圖b)摩擦磨損深度圖圖1-3不同掃描速度制備的覆層耐磨性圖[43]李眉葭[44]使用Ni60+Ti3SiC2粉末在車(chē)用鈦合金上成功制備耐磨減摩覆層，并對(duì)稀土CeO2的添加對(duì)覆層性能的影響進(jìn)行探究，覆層主要由Ti3SiC2、TiC和TiB等Ti的化合物組成，該覆層的摩擦系數(shù)和磨損量均遠(yuǎn)低于車(chē)用鈦合金，而稀土的加入明顯提高覆層的顯微硬度，但是并未考慮覆層在磨損產(chǎn)生后在腐蝕服役環(huán)境中的耐蝕性問(wèn)題。張紅霞[45]使用Ti-Al-Si作為熔覆材料，在車(chē)用鈦合金表面制備高硬度的耐磨復(fù)合陶瓷覆層，并添加TiC和Y2O3粉末來(lái)能提高覆層的耐磨性能，并探究高溫對(duì)覆層耐磨性能的影響，發(fā)現(xiàn)隨著溫度升高，覆層磨損量逐漸增大。余鵬程[46]在車(chē)用鈦合金表面成功制備N(xiāo)iCrAlSi和NiCrAlSiC復(fù)合覆層，平均顯微硬度為覆層的2-3倍，并對(duì)其常溫和高溫摩擦學(xué)性能進(jìn)行分析，覆層的高溫耐磨性能為基體的2倍，而Si含量對(duì)覆層的耐磨性至關(guān)重要。車(chē)用鈦合金表面激光熔覆Co基粉末極易形成TiCo系金屬間化合物，而CoTi金屬間化合物可以有效提高覆層的耐磨性能。XueY等[47]成功制備主要含CoTi和CoTi2相的TiCo合金，并將其與耐磨性能優(yōu)良的硬化高速鋼W18Cr4V和軸承鋼1.0％C-1.5％Cr在同樣試驗(yàn)條件下進(jìn)行摩擦磨損試驗(yàn)分析比較其耐磨性能。CoTi合金的磨損質(zhì)量損失和磨損體積損失率均顯著低于兩種參考材料。張珊[48]在車(chē)用鈦合金表面成功制備CoCrWBSiNiC鈷基覆層，Co基粉末與TC4粉末的熔點(diǎn)密度和熱膨脹系數(shù)相近，獲得含有CoTi硬?

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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