高能球磨法制備TiC陶瓷涂層的顯微組織及力學(xué)性能研究
發(fā)布時間：2021-03-02 07:12
高能球磨過程中,磨球、粉末和球磨容器三者之間強烈地碰撞,導(dǎo)致粉末粘附于磨球表面以及球磨容器的內(nèi)表面,形成或薄或厚的涂層�；谶@一現(xiàn)象,利用球磨時材料間相互冷焊的原理發(fā)展了一種全新的表面處理技術(shù)-機械涂覆與強化技術(shù),這種技術(shù)的誕生為金屬表面涂層的制備技術(shù)提供了新的研究方向。 本文采用行星式高能球磨機,利用機械涂覆與強化技術(shù),在2024鋁合金的表面分別制備了TiC涂層,TiC/Al復(fù)合涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層,其中后兩種涂層的成分質(zhì)量比分別為4:1和107:30:13。通過掃描電鏡(SEM),能譜儀(EDS),X射線衍射(XRD),劃痕實驗,摩擦磨損實驗等手段,研究了不同球磨時間下涂層的顯微組織及力學(xué)性能,探討了不同涂層的形成機理及演變過程。 隨著球磨時間的延長,涂層厚度和表觀密度增加,但TiC涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層在球磨后期出現(xiàn)了涂層厚度的減少。TiC涂層,TiC/Al復(fù)合涂層和Ti/Al/C復(fù)合涂層所達到的最厚涂層分別27μm,46μm和36μm;涂層的顯微硬度,結(jié)合強度,摩擦磨損性能也是隨著球磨時間的延長而逐步提升。球磨12h的TiC涂層硬度最高,為478HV0.1,是基體硬度的三倍多;球磨40h的Ti/Al/C復(fù)合涂層界面的臨界載荷最大,達到56.4N,具有很好的結(jié)合強度;TiC/Al復(fù)合涂層相對于TiC涂層有更低的摩擦系數(shù)。 涂層與基體的結(jié)合以及涂層內(nèi)部的粉末均由冷焊形成,隨著球磨的進行,磨球帶動粉末沖擊基體,并逐步沉積到基體上形成涂層。在機械力的持續(xù)作用下,脆性的TiC粉末所形成的涂層中容易出現(xiàn)應(yīng)力集中,從而產(chǎn)生裂紋,裂紋的擴展致使表層涂層剝落;而延性的Ti/Al/C粉末所形成的涂層,其良好的延展性使得表層區(qū)域逐漸呈現(xiàn)一體化,但XRD檢測未顯示有新相生成。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TG174.4
本文編號：1736555
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2010
【分類號】：TG174.4
文章目錄
摘要
Abstract
第一章 緒論
1.1 研究背景及意義
1.2 鋁合金表面陶瓷化改性研究現(xiàn)狀
1.2.1 溶膠－凝膠法
1.2.2 稀土轉(zhuǎn)化膜
1.2.3 激光熔覆
1.2.4 陽極氧化
1.2.5 微弧等離子體氧化
1.2.6 熱噴涂技術(shù)
1.2.7 機械涂覆與強化技術(shù)
1.3 機械合金化技術(shù)
1.3.1 機械合金化技術(shù)簡介
1.3.2 機械合金化的實驗設(shè)備
1.3.3 機械合金化的球磨機理
1.3.4 影響機械合金化過程的主要因素
1.3.5 機械合金化的缺陷
1.4 論文研究內(nèi)容
第二章 實驗設(shè)備、材料與方法
2.1 實驗設(shè)備
2.1.1 行星球磨設(shè)備
2.1.2 金相試樣制備設(shè)備
2.2 實驗材料
2.2.1 TiC 涂層
2.2.2 TiC/Al 復(fù)合涂層
2.2.3 Ti/Al/C 復(fù)合涂層
2.3 實驗方法
2.3.1 試樣制備
2.3.2 試樣表征
第三章 Al 基體表面TiC 涂層高能球磨制備及性能表征
3.1 顯微組織分析
3.2 涂層厚度及組織隨球磨時間的演變過程
3.3 顯微硬度分析
3.4 劃痕實驗分析
3.5 摩擦磨損實驗分析
3.6 本章小結(jié)
第四章 Al 基體表面TiC/Al 復(fù)合涂層高能球磨制備及性能表征
4.1 顯微組織分析
4.2 涂層厚度及組織隨球磨時間的演變過程
4.3 顯微硬度分析
4.4 劃痕實驗分析
4.5 摩擦磨損實驗分析
4.6 本章小結(jié)
第五章 Al 基體表面Ti/Al/C 復(fù)合涂層高能球磨制備及性能表征
5.1 顯微組織分析
5.2 涂層厚度及組織隨球磨時間的演變過程
5.3 物相分析
5.4 顯微硬度分析
5.5 劃痕實驗分析
5.6 本章小結(jié)
第六章 高能球磨制備不同體系涂層對比及涂層形成機理探討
6.1 不同體系涂層對比
6.1.1 顯微組織分析
6.1.2 力學(xué)性能分析
6.2 涂層形成機理探討
6.3 本章小結(jié)
第七章 結(jié)論
參考文獻
致謝
在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的論文
【引證文獻】
相關(guān)期刊論文
[1]鋁合金表面超音速等離子噴涂WC-12Co涂層的結(jié)合機理[J]. 楊暉,潘少明. 熱加工工藝. 2008(23)
[2]激光熔覆反應(yīng)合成TiC/Al基復(fù)合涂層研究[J]. 孫建軍. 金屬熱處理. 2008(03)
[3]鋁基體等離子噴涂NiCrAlCo-Y2O3涂層工藝的優(yōu)化[J]. 方學(xué)鋒,王澤華,夏志敏,劉騰彬,陸婕. 機械工程材料. 2006(11)
[4]Preparation of aluminide coatings at relatively low temperatures[J]. 詹肇麟,何業(yè)東,王德仁,高維. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2006(03)
[5]鋁合金熱噴涂技術(shù)的研究進展和應(yīng)用展望[J]. 方學(xué)鋒,王澤華,劉騰彬. 輕合金加工技術(shù). 2005(10)
[6]球磨環(huán)境對機械合金化合成納米TiC的影響[J]. 張亞萍,魯玉祥,郭進. 石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2005(02)
[7]鋁合金材料表面改性研究進展[J]. 滕敏,李垚,赫曉東. 宇航材料工藝. 2004(03)
[8]納米TiC涂層的制備技術(shù)研究[J]. 胡東平,季錫林,姜蜀寧,薛屺. 表面技術(shù). 2004(02)
[9]機械合金化的研究和發(fā)展[J]. 張偉,王樹林. 礦山機械. 2003(08)
[10]球磨機轉(zhuǎn)速新理論模型研究[J]. 趙麥群,張顥. 礦山機械. 2003(04)
本文編號：1736555
本文鏈接：http://www.sikaile.net/shekelunwen/minzhuminquanlunwen/1736555.html
最近更新
教材專著
