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钛及钛合金氮等离子焰表面氮化层的组织和性能研究

作　者: 孙小石
导　师: 任振安
学　校: 吉林大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 钛及钛合金氮等离子焰氮化显微硬度耐磨性
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

本文以工业纯钛TA2和钛合金TC4为基体材料,在纯N2和N2+Ar混合气体两种气氛下,利用等离子喷涂枪和改造TIG焊枪产生氮等离子焰,在基体材料上原位制备氮化层,其中N2不但作为保护气体的来源,还是N元素的来源,利用氮等离子焰高温的加热作用,在基体表面非熔化状态下,基体表面的Ti和等离子焰中的N相互作用形成氮化层。实验主要研究了氮化温度、氮化时间两个工艺参数对TA2、TC4表面氮化层组织及性能的影响及规律,得出了较佳工艺参数。采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析检测方法,研究了氮化层的形成机理、形貌及微观组织,并测试了氮化层的显微硬度分布及耐磨性。氮化层与基体为良好的冶金结合,氮化层主要由TiN相组成,组织均匀、致密,能够有效地改善基体的表面性能。

全文目录

提要  4-7
第1章绪论  7-19
  1.1 课题背景和意义  7
  1.2 钛及钛合金的特点和应用  7-9
    1.2.1 钛及钛合金的特点  7-8
    1.2.2 钛及钛合金的应用  8-9
  1.3 钛及钛合金表面氮化技术  9-14
    1.3.1 气体渗氮  9-10
    1.3.2 等离子体渗氮  10-12
    1.3.3 激光氮化  12-13
    1.3.4 离子注入  13
    1.3.5 电镀  13
    1.3.6 等离子表面合金化  13-14
  1.4 氮化层的研究  14-17
    1.4.1 氮化层的结构和性质  14-15
    1.4.2 氮化层的制备现状  15-17
  1.5 实验方案  17-19
第2章实验材料、方法及设备  19-24
  2.1 实验材料  19
  2.2 实验方法  19-22
    2.2.1 工艺参数  19-20
    2.2.2 实验步骤  20-21
    2.2.3 样品表征和性能测试  21-22
  2.3 实验设备  22-24
第3章表面层形貌及微观组织分析  24-50
  3.1 氮化层形成机理  24
  3.2 等离子喷涂枪氮化实验  24-39
    3.2.1 N~2+Ar 混合气氛下TA2 氮化实验  24-29
    3.2.2 纯N_2 气氛下TA2 氮化实验  29-35
    3.2.3 纯N_2 气氛下TC4 氮化实验  35-39
  3.3 实验改进途径  39-40
  3.4 改造TIG 焊枪氮化实验  40-49
    3.4.1 表面宏观形貌  40-41
    3.4.2 表面微观形貌分析  41-43
    3.4.3 表面层断面微观形貌分析  43-45
    3.4.4 缺陷分析  45-49
  3.5 本章小结  49-50
第4章表面层硬度、耐磨性实验  50-59
  4.1 引言  50
  4.2 氮化层显微硬度实验  50-53
    4.2.1 等离子喷涂枪氮化TC4 显微硬度实验  50-52
    4.2.2 改造TIG 焊枪氮化TA2 显微硬度实验  52-53
  4.3 氮化层摩擦磨损实验  53-58
    4.3.1 磨损参数  53
    4.3.2 磨损失重量及摩擦系数  53-55
    4.3.3 磨损形貌及机理  55-58
  4.4 本章小结  58-59
第5章结论  59-61
参考文献  61-65
致谢  65-66
摘要  66-68
ABSTRACT  68-70

钛及钛合金氮等离子焰表面氮化层的组织和性能研究

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