论文摘要
钛及钛合金具有一系列优良的性能。然而，在某些应用条件下，钛合金的硬度低，摩擦系数大，耐磨性差。因此，有必要对钛合金进行表面改性处理，以扩大其在工程上的应用范围。 本文利用瞬态电能表面强化与多弧离子镀技术（Multiple Arc Ion-Plating，简称MAIP）相结合，获得复合表面强化层，以协同提高Ti17的耐磨和减摩性能。首先，在硅油介质中，采用5种电极和3组电参数对Ti17进行瞬态电能表面强化。通过MM200磨损试验，优选出两种较优的工艺。然后结合在氩气的保护下优选的两种工艺，以及在水玻璃中的两种工艺，选用2种靶材，采用多弧离子镀技术又沉积一层镀层，以得到既耐磨又减摩的复合强化层。球-盘磨损试验之后，找出最优的复合强化工艺。试验过程中用SEM和XRD分析了强化层的形貌和物相组成，用显微硬度计测量了硬度沿深度的分布，并测试了其热疲劳和微动疲劳性能。 在硅油介质中，五种电极形成的瞬态电能强化层都较薄。最厚的强化层是用YG8电极形成的，大约10μm。所有强化层的组织均比较细小、均匀，但强化层中有少量的气孔与显微裂纹存在；强化层的硬度为470 HV-500HV，较基体的硬度有很大的提高。在硅油介质中两种耐磨性较优的瞬态电能强化工艺为：YG8电极40V、180μF的电参数下得到的强化层，其耐磨性是未强化试样的70倍左右；其次是用硅青铜电极30V、1500μF的电参数下得到的强化层，其耐磨性是未强化试样的30倍。 球-盘磨损试验结果表明最优的复合强化工艺是在氩气的保护下，采用60V、180μF的电参数，YG8电极瞬态电能强化后用多弧离子镀技术又镀覆一层合金铜层，其滑动磨损性能是未强化试样的3.5倍。该复合强化层较厚，最厚的地方有近25μm；表面成分主要为Cu，还有少量的Ni和Si；其硬度为625HV左右。50次热循环后，复合强化层表面无剥落现象，试样内部没发现大的裂纹。但微动疲劳性能有所下降。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 选题的背景及意义1.2 几种表面强化方法1.2.1 表面形变强化1.2.2 电镀与电刷镀1.2.3 热喷涂1.2.4 高能密度处理技术1.2.5 气相沉积技术1.3 瞬态电能表面强化与多弧离子镀技术1.3.1 瞬态电能表面强化1.3.1.1 瞬态电能表面强化的原理1.3.1.2 瞬态电能表面强化层的特点1.3.1.3 瞬态电能表面强化的应用1.3.2 多弧离子镀技术1.3.2.1 多弧离子镀技术的原理1.3.2.2 多弧离子镀技术的特点1.3.2.3 多弧离子镀技术的应用1.4 本课题研究的主要内容第二章 材料、试验设备及试验方法2.1 材料2.1.1 基体材料2.1.2 配副材料2.1.3 瞬态电能表面强化所用的电极材料2.1.4 多弧离子镀的靶材材料2.2 瞬态电能表面强化2.2.1 工艺参数的选择2.2.2 磨损试验2.2.3 瞬态电能表面强化层的组织、元素及相分布2.2.4 瞬态电能强化层硬度分布2.3 瞬态电能与多弧离子镀复合表面强化2.3.1 复合表面强化层的形成2.3.2 复合强化后的球-盘磨损试验2.3.3 复合强化层的力学性能2.3.3.1 复合强化层的热疲劳性能2.3.3.2 复合强化层的微动疲劳性能第三章 Ti17瞬态电能表面强化及其耐磨性3.1 瞬态电能强化层的形貌3.1.1 瞬态电能强化层的表面形貌3.1.2 瞬态电能强化层的横截面形貌3.2 瞬态电能强化层的物相组成3.3 瞬态电能强化层的硬度分布3.4 瞬态电能强化层的耐磨性3.4.1 磨损基础知识3.4.1.1 磨损分类3.4.1.2 耐磨性的表征方法3.4.2 MM200磨损试验结果3.4.2.1 用磨损失重法表征的耐磨性3.4.2.2 同种电参数不同电极材料的耐磨性比较3.4.2.3 同种电极材料不同电参数的耐磨性比较3.4.2.4 用相对磨损失重法表征的耐磨性3.4.3 磨损形貌分析3.5 本章小结第四章 Ti17表面复合强化后的性能4.1 球-盘磨损试验4.1.1 球-盘磨损耐磨性的表征方法4.1.1.1 相对磨损失重法4.1.1.2 磨损体积法4.1.2 复合强化层的摩擦系数4.2 复合强化层的形貌4.2.1 复合强化层的表面形貌4.2.2 复合强化层的横截面形貌4.3 复合强化层的成分4.4 复合强化层的硬度分布4.5 复合强化层的球-盘磨损形貌4.6 复合强化后的力学性能4.6.1 热疲劳性能4.6.2 微动疲劳性能4.7 本章小结结论参考文献攻读硕士期间发表的论文致谢
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