三种钛合金冲蚀及盐雾—冲蚀性能研究

论文摘要

钛合金具有比强度高和耐蚀性好的特点,是现今航空航天领域及其他军事装备上的常用材料,但由于使用过程中载荷条件和服役环境的影响,钛合金会发生冲蚀磨损和腐蚀-冲蚀磨损现象。随着军用设备不断向大功率、高效率方向发展,研究钛合金的抗腐蚀-冲蚀性能及其机理,对提高军用设备上钛合金部件的性能、使用寿命和可靠性,具有重要的工程意义。本文以TC4、TC8和TC11三种常用钛合金为研究对象,分别进行了冲蚀试验、盐雾试验、盐雾-冲蚀循环试验。冲蚀及盐雾-冲蚀试验中的冲蚀试验部分采用增压气流固体颗粒冲蚀试验装置,对三种材料分别进行了冲蚀角度为30°和90°的冲蚀试验。根据材料质量随冲蚀砂量的变化情况,比较三种材料的耐冲蚀及耐盐雾-冲蚀性能。通过SEM、EDS和XRD的分析,探讨材料的冲蚀机理,分析冲蚀产物类型。通过盐雾试验后三种材料的失重以及XRD分析结果比较三种材料的盐雾腐蚀性能。结果表明,在单一冲蚀试验中,三种材料在30°角冲蚀时,其冲蚀机理为小角度犁削。在90°冲蚀时,冲蚀机理为点坑式冲蚀并伴有少量的犁削冲蚀。三种材料的冲蚀性能与硬度没有直接的关系。综合冲蚀实验结果,三种钛合金耐冲蚀性能为TC11>TC8>TC4c在盐雾试验中,XRD检测结果表明三种钛合金表面均生成了一层较薄的钝化膜,增强了材料的耐腐蚀性。综合盐雾试验结果,三种钛合金耐盐雾腐蚀性能为TC4>TC8>TC11。在盐雾-冲蚀循环试验中,三种材料在30°角和90°角循环试验时,抗盐雾-冲蚀性能同时取决于材料的耐冲蚀性及耐蚀性。30°角循环试验时,盐雾-冲蚀机理为小角度犁削。在90°循环试验时,盐雾-冲蚀机理为点坑式冲蚀并伴有少量的犁削冲蚀,耐盐雾-冲蚀性能主要与材料表面产生微裂纹难易程度有关。综合以上试验结果,三种钛合金抗盐雾+冲蚀的能力为TC4>TC8>TC11。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 冲蚀磨损理论研究的发展过程
• 1.1.1 塑性材料的冲蚀理论
• 1.1.2 脆性材料的冲蚀理论
• 1.2 影响冲蚀磨损的因素
• 1.2.1 冲蚀角的影响
• 1.2.2 冲蚀速度的影响
• 1.2.3 冲蚀颗粒粒径的影响
• 1.2.4 冲蚀颗粒形状的影响
• 1.2.5 硬度的影响
• 1.3 腐蚀与冲蚀磨损的研究概况
• 1.3.1 腐蚀冲蚀磨损试验中的交互作用
• 1.3.2 腐蚀冲蚀磨损试验中的负交互作用
• 1.3.3 金属钝化现象
• 1.3.4 金属钝化理论
• 1.4 钛合金的钝化
• 1.4.1 钛合金及其组织特点
• 1.4.2 钛合金的性能特点及应用
• 1.4.3 钛合金钝化膜的形成
• 1.4.4 钛合金钝化膜的特点
• 1.4.5 钛合金钝化膜的腐蚀
• 1.4.6 钝化膜在金属腐蚀磨损中的作用
• 1.5 目前有关腐蚀与冲蚀研究存在的问题
• 1.6 本文的主要研究内容
• 第2章 材料选择及试验方法
• 2.1 试验材料选择及试样制备
• 2.1.1 材料选择
• 2.1.2 试样制备
• 2.2 三种钛合金的金相组织
• 2.3 三种钛合金的硬度测定
• 2.4 冲蚀试验设备及方法
• 2.4.1 冲蚀试验设备
• 2.4.2 冲蚀试验参数
• 2.4.3 冲蚀试验方法
• 2.4.4 耐冲蚀性的评价方法
• 2.5 盐雾及盐雾+冲蚀循环试验方法
• 2.5.1 盐雾试样制备及试验方法
• 2.5.2 盐雾-冲蚀循环试验
• 2.6 本章小结
• 第3章 冲蚀磨损性能研究
• 3.1 三种钛合金30°冲蚀试验结果及分析
• 3.1.1 材料的失重情况分析
• 3.1.2 材料的表面形貌分析
• 3.1.3 材料的表面能谱分析
• 3.1.4 30°冲蚀试验后的表面物相分析
• 3.2 三种钛合金90°冲蚀试验结果及分析
• 3.2.1 材料的失重情况分析
• 3.2.2 材料的表面形貌分析
• 3.2.3 材料的表面能谱分析
• 3.2.4 90°冲蚀试验后的表面物相分析
• 3.3 不同冲蚀角度下钛合金的冲蚀磨损机理分析
• 3.3.1 不同冲蚀角度下的冲蚀速率图
• 3.3.2 三种钛合金在30°与90°冲角的冲蚀机理分析
• 3.4 本章小结
• 第4章 三种钛合金耐盐雾性能研究
• 4.1 材料耐腐蚀性能的评价方法
• 4.1.1 质量检测法
• 4.1.2 表面观察法
• 4.1.3 电化学测试法
• 4.2 盐雾腐蚀试验性能测试
• 4.2.1 盐雾腐蚀后材料表面物相分析
• 4.2.2 电化学测试
• 4.3 三种钛合金的腐蚀机理分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 盐雾-冲蚀磨损性能研究
• 5.1 三种钛合金30°循环试验结果及分析
• 5.1.1 材料的失重情况分析
• 5.1.2 材料表面的形貌分析
• 5.1.3 材料表面的能谱分析
• 5.1.4 30°循环试验后的表面物相分析
• 5.2 三种钛合金的90°循环试验结果及分析
• 5.2.1 材料的失重情况分析
• 5.2.2 材料的表面形貌观察
• 5.2.3 材料的表面能谱分析
• 5.2.4 90°循环试验后的表面物相分析
• 5.3 不同冲蚀角度循环试验的盐雾+冲蚀机理分析
• 5.3.1 不同冲蚀角度循环试验的冲蚀速率图
• 5.3.2 不同冲蚀角度下循环试验的盐雾+冲蚀机理分析
• 5.4 单一的冲蚀试验结果与循环试验结果的比较
• 5.4.1 30°冲蚀试验与30°循环试验结果比较
• 5.4.2 90°冲蚀试验与90°循环试验结果比较
• 5.4.3 盐雾与冲蚀磨损的负交互作用产生机理
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢