论文摘要
在对钛合金进行热加工时,钛合金的氧化是一个很严重的问题。目前,多种防氧化涂层已经被广泛应用于减少在热加工过程中其表面的氧化情况。不幸的是,在热加工过程中,现有的防氧化涂层为钛合金基体提供的防氧化保护温度区间相对都比较窄。而且,为了达到低温及软化的效果,通常在涂层组分中含有一定量的对环境有害的铅元素。本文研究和制备了一种能为钛合金基体提供更宽的防氧化温度范围的热加工用防氧化自剥落玻璃-陶瓷涂层,该涂层使用方法很简单可以通过常规的浸涂方法制备在钛合金表面。用于制备涂层的初始氧化物组分为SiO2,Al2O3,H3BO3,CaCO3,Na2CO3,K2CO3,MoO3,Li2CO3,TiO2和MgO粉末,通过烧结法制备玻璃-陶瓷涂层的粉末。在考察涂层的防氧化效果时,将有涂层保护的和无涂层保护的Ti-6Al-4V试样置于箱式电阻炉中,在大气环境下分别于500、700、900和1000℃保温2h。借助金相显微镜观察钛合金断面金相试样的α污染层厚度;通过测量断面上沿钛合金表层至心部方向上的维氏显微硬度值来衡量氧化层厚度,并且借助扫描电子显微镜附带的能谱仪对O元素和Ti元素沿钛合金表面至心部方向进行线扫描,通过对比各方面性能来得出涂层的防氧化效果。通过对在不同温度保温2h的涂层进行XRD分析,比较涂层在不同温度下热处理后的结晶度,从而检测涂层的自剥落效果;通过TG分析了涂层在从室温加热到1000℃过程中质量的变化。结果表明,在大气环境下,本涂层在不含有害元素铅的前提下,可以在5001000℃的温度区间为钛合金提供良好的防氧化保护,同时具有在热处理完成后的冷却过程中从钛合金表面自剥落的能力。
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摘要Abstract第一章 绪论1.1 引言1.2 耐高温涂层的研究概况1.2.1 耐高温涂层的分类1.2.2 耐高温涂层用于热加工过程1.2.2.1 研究概况1.2.2.2 用于钛合金热加工过程的保护涂层1.3 用于热加工过程的耐高温涂层的制备1.3.1 制备涂层的原材料及其对涂层性能的影响2、B2O3)'>1.3.1.1 玻璃形成体(SiO2、B2O3)1.3.1.2 网络改良体(碱金属、碱土金属氧化物)1.3.1.3 网络中间体1.3.1.4 其它氧化物1.3.2 硅酸盐涂层的分类1.3.2.1 硅酸盐涂层1.3.2.2 硼硅酸盐涂层1.3.2.3 硼铝硅酸盐和铝硼硅酸盐涂层1.3.2.4 铝硅酸盐涂层1.3.3 玻璃-陶瓷涂层的制备方法1.4 涂层的保护机理1.4.1 互熔反应型保护机理1.4.2 消耗反应型保护机理1.4.3 惰性熔膜屏蔽型保护机理1.5 本文研究的主要内容第二章 玻璃-陶瓷涂层的配方设计2.1 引言2.2 用于热加工过程的耐高温涂层的性能2.2.1 涂层的粘度变化要求及涂层组分对粘度的影响2.2.2 涂层的熔度要求2.2.3 涂层的化学稳定性要求及评定方法2.2.4 涂层的软化起始温度要求及涂层组分对其的影响2.2.5 涂层的表面张力和润湿能力及涂层组分对其的影响2.2.5.1 系统的热力学稳定性2.2.5.2 体系所处的温度2.2.5.3 固体表面的状况2.2.6 涂层在热处理后的自剥能力2.3 玻璃-陶瓷涂层配方的确定2.3.1 成分的热力学推导计算第三章 实验方法3.1 引言3.2 涂层覆盖钛合金试样的制备3.2.1 涂层制备的原料及仪器3.2.2 钛合金样品的预处理3.2.3 玻璃-陶瓷涂层的制备流程3.3 制备涂层过程中影响因素的讨论3.3.1 氧化物熔制成玻璃过程的讨论3.3.2 球磨分散剂对涂层质量的影响3.4 玻璃-陶瓷涂层的表征3.4.1 钛合金金相试样的制备3.4.2 玻璃-陶瓷涂层防氧化性能的表征3.4.2.1 TG 热分析3.4.2.2 玻璃-陶瓷涂层在热加工过程中结晶行为的表征3.4.2.3 α污染层厚度的金相检验3.4.2.4 断面金相的显微硬度测试3.4.2.5 扫描电镜氧元素分布的线扫描能谱分析第四章 涂层防氧化性能的研究4.1 引言4.2 涂层对钛合金基体保护性能的评价4.2.1 热重(TG)分析4.2.2 涂层结晶度对自剥效果的影响4.2.3 α污染层厚度的金相检验4.2.4 断面显微硬度测试4.2.5 氧元素的线能谱分析4.3 结论第五章 总结与展望5.1 本课题工作小结及主要结论5.2 工作展望参考文献致谢在学期间发表的学术论文
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标签:玻璃陶瓷涂层论文; 防氧化论文; 无铅论文; 自剥落论文; 钛合金论文;
TC4钛合金热加工用防氧化自剥落无铅玻璃—陶瓷涂层的研究
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