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1、鈦合金微弧氧化膜層摩擦學(xué)特性研究李文芳2015年1月中圖分類號(hào)：O647.5UDC分類號(hào)：544鈦合金微弧氧化膜層摩擦學(xué)特性研究作者姓名李文芳學(xué)院名稱化學(xué)學(xué)院指導(dǎo)教師盧士香副教授答辯委員會(huì)主席齊美玲教授申請(qǐng)學(xué)位理學(xué)碩士學(xué)科專業(yè)化學(xué)學(xué)位授予單位北京理工大學(xué)論文答辯日期2015年1月ResearchonTribologyCharacteristicofMicro-arcOxidationofTitaniumalloysCandidateName:WenfangLiSchoolorDepartment:ChemistryFacul
2、tyMentor:Prof.ShixiangLuChair,ThesisCommittee:Prof.MeilingQiDegreeApplied:MasterofScienceMajor:ChemistryDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence:January,2015研究成果聲明本人鄭重聲明：所提交的學(xué)位論文是我本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作獲得的研究成果。盡我所知，文中除特別標(biāo)注和致謝的地方外，學(xué)位論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的研究成果，也
3、不包含為獲得北京理工大學(xué)或其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書(shū)所使用過(guò)的材料。與我一同工作的合作者對(duì)此研究工作所做的任何貢獻(xiàn)均已在學(xué)位論文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意。特此申明。簽名：日期：2015年北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要鈦合金由于比強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐熱等良好的綜合性能和結(jié)構(gòu)效益高而被廣泛用于航空領(lǐng)域、航天、船舶、生物醫(yī)療等領(lǐng)域。但是鈦合金的表面硬度較低、耐磨性較差，特別是鈦合金與其它金屬接觸時(shí)很容易發(fā)生粘著磨損、微動(dòng)磨損，從而發(fā)生接觸腐蝕，這些都嚴(yán)重制約了其進(jìn)一步應(yīng)用。微弧氧化又稱微等離子氧化，是在Ti、A1、Mg等金屬及其合金
4、的表面原位生長(zhǎng)陶瓷膜的技術(shù)。利用電化學(xué)方法在該材料的表面產(chǎn)生火花放電現(xiàn)象，在熱化學(xué)、等離子體化學(xué)和電化學(xué)的共同作用下，生成陶瓷膜層。本論文主要研究了硅酸鹽-氟化鈉、磷酸鹽-檸檬酸鈉和磷酸鈉-偏鋁酸鈉復(fù)合體系三種電解液體系的配方優(yōu)化，考察了電解液體系對(duì)微弧氧化膜層的色澤、均勻性、顯微硬度、微觀結(jié)構(gòu)、摩擦學(xué)特性等性能的影響規(guī)律。篩選出最佳的電解液配方和電源輸出工藝參數(shù)，在鈦合金表面制備具有一定摩擦學(xué)特性的微弧氧化膜層。主要研究結(jié)果如下：（1）硅酸鹽-氟化鈉體系中制備的微弧氧化膜微觀結(jié)構(gòu)較均勻，隨著終止電壓的逐步增大，膜層表面生成
5、一定厚度的疏松層，膜層與45#鋼圓盤(pán)對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)隨著終止電壓的增大先增大后減小，這與膜層的顯微硬度隨終止電壓的增大先增大后減小的趨勢(shì)是一致的。（2）磷酸鹽-檸檬酸鈉體系中制備的微弧氧化膜微觀結(jié)構(gòu)均勻性較差，微孔呈扁長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，且分布不均勻，其與45#鋼圓盤(pán)對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)隨著終止電壓的增大先增大后減小，但其平均摩擦系數(shù)較大，在0.35~0.40之間。（3）磷酸鈉-偏鋁酸鈉復(fù)合體系中制備的微弧氧化膜微觀結(jié)構(gòu)非常均勻，隨著終止電壓的逐步增大，由于磷酸鈉-偏鋁酸鈉雙重主鹽的作用，膜層表面微孔分布較均勻，疏松層較薄，膜層與45#鋼圓盤(pán)對(duì)
6、磨時(shí)摩擦系數(shù)隨著終止電壓的增大先增大后減小，且其平均摩擦系數(shù)最小，在0.11~0.13之間。（4）三種電解液體系制備的微弧氧化膜層的摩擦系數(shù)均優(yōu)于TC4鈦合金的摩擦學(xué)性能，以膜層與45#鋼圓盤(pán)對(duì)磨時(shí)摩擦系數(shù)作為衡量標(biāo)準(zhǔn)，磷酸鈉-偏鋁酸鈉復(fù)合體系優(yōu)于硅酸鹽-氟化鈉體系，磷酸鹽-檸檬酸鈉體系制備的膜層的摩擦系數(shù)最大，這與三種電解液體系條件下制備的膜層的顯微硬度順序是一致的。關(guān)鍵詞：鈦合金、微弧氧化、顯微硬度、摩擦學(xué)特性I北京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractWithhighstrength,corrosionresistanc
7、e,heatresistanceandhighefficientstructureperformance,titaniumalloysarewidelyusedinaviation,aerospace,shipbuilding,bio-medicalandotherfields.However,becauseoflowhardnessandpoorwearresistance,especiallythesensitivitytowear,frettingwhencontactedwithothermetals,itislim
8、itedforfurtherapplications.Micro-arcoxidation,asalsonamedmicro-plasmaoxidation,isatechnologybywhichceramiccoatingssitu-grewonthesurfacesofTi、A1、M
