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机械合金化法制备ti-al、ti-al-cr非晶复合涂层及其晶化分析word格式论文
承诺书本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知,除文中已经注明引用的内容外,本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(必威体育官网网址的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名:日期:摘要本文利用机械合金化法常温下在TC4 基体表面制备了Ti-Al、Ti-Al-Cr两种非晶复合涂层,并对最佳工艺参数下的非晶复合涂层试样进行了晶化处理。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等对非晶复合涂层进行表面物相测定、显微组织观察及化学成分分析,并通过显微硬度测试、摩擦磨损及划痕实验等方法测试了非晶复合涂层的相关性能。研究表明,Ti-Al、Ti-Al-Cr两种非晶复合涂层的最佳工艺参数为转速400r/min、时间12h,在此工艺参数下可分别形成厚度为~200μm、~180μm且性能优良的非晶复合涂层,两组涂层的最大显微硬度分别可达580HV0.1、670HV0.1,摩擦因数较稳定地保持在0.2~0.3 之间,涂层的临界失效载荷分别为41.15N和45.1N,都可满足实际滑动磨损工况的应用需求。最佳工艺参数下制备的Ti-Al、Ti-Al-Cr非晶复合涂层的晶化实验表明,在400℃处理后,涂层部分晶化,两组涂层形成的新相均为Ti和Al3Ti;700℃处理后,涂层全部晶化,Ti-Al涂层除形成Ti3Al 相外,也有TiO 杂质相出现,而Ti-Al-Cr涂层则全部转化为AlCr2 和Al2Ti 两相,此时,涂层与基体之间有明显的扩散区,涂层组织也变得更加致密与均匀,涂层临界失效载荷分别为75.2N和70.5N。同时,两组涂层在700℃条件下氧化100 小时后,平均氧化增重分别为3.4mg/cm2 与2.6mg/cm2,均小于同条件下的基体增重,因此涂层对基体可起到一定保护作用。最后,本文系统探讨了机械合金化中,合金粉末形成非晶的合成方式、热力学、动力学条件以及Ti-Al非晶复合涂层的成形机理。认为Ti-50at.%Al 在球磨过程中应先形成固溶体再转化成非晶;Ti-Al 非晶复合涂层的形成反复地经历了“冷焊—变形—断裂”的物理行为;随着球磨时间的增加,涂层厚度先增加后减小,并最终趋于稳定。关键词:TC4 合金,机械合金化,非晶复合涂层,球磨参数,晶化ABSTRACTTheTi-AlandTi-Al-Cramorphouscompositecoatingswereobtainedattheroomtemperature on thesurfaceofTi6Al4V(TC4)substrates with themechanicalalloying (MA) method. Furthermore, theamorphouscompositecoatingsfabricatedattheoptimizedparameterswereannealedatdifferenttemperatures. X-ray diffraction(XRD),scanningelectronmicroscopy(SEM),energydispersive X-ray spectroscopy(EDS)wereusedtoinvestigatethemicrostructureandchemicalelementdistribution. Multipletestingmethodaimingtoinspectthepropertiesofamorphouscompositecoatings,including the micro-hardness,frictionand wear property, scratch and adhesionstrength, werecompleted.TheresultsindicatethattheoptimumtechnologicalparametersofTi-AlandTi-Al-Cr amorphous compositecoatingsareasfollows:rotationspeedis400rpm,millingtimeis12h.Underthisprocess parameters,thecoatingthicknessof~200μmand~180μmwasobtained.Themaximumhardness valueofthecoatingsachievedHV0.1580andHV0.
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