文档介绍：Class ified Inde x: :
Dissertation for the Master Degree in Engineering
MICROSTRUCTURE AND TRIBOLOGICAL PROPERTIES OF MICROARC OXIDATION COATINGS FORMED ON TA15 ALLOY
Candidate: Super visor :
Academic Degr ee Applied for : Speciality:
Affiliation:
Date of Defence:
Degr ee-Conferr ing-Institution:
Lu Jianliang
Associate Prof. Wang Ya-ming Master of Engineering Material Science
School of Material Science and Engineering Technology
June, 2008
Harbin Institute of Technology
摘要
为了在 TA15 合金表面获得良好的减摩与高温抗氧化涂层,本文进行了 Si- P-Al、P-Al 及 P-B-Al 三种电解液体系中的微弧氧化试验。利用 SEM 和 XRD 等手段对涂层的微观组织结构进行了分析,初步揭示了涂层的形成机制,并研究了涂层的滑动摩擦学性能与高温抗氧化性能。
试验表明,涂层内层致密、外层疏松,表面多微孔(孔径 1~5mm)。同一电解液中涂层厚度、粗糙度随脉冲电压、占空比、氧化时间的增加而增大,随脉冲频率的增加而减小,涂层生长速率与表面形貌主要由单脉冲的放电能量决定。涂层的组织结构主要取决于电解液体系:Si-P-Al 体系涂层由金红石和锐钛矿 TiO2 组成,并含有少量非晶化合物;P-Al 体系涂层由 Al2TiO5 相组成;P-
B-Al 体系涂层主要由 Al2TiO5 构成,同时含有少量 Al2O3 及 TiO2 相。滑动干摩擦时,未抛光 Si-P-Al 体系 20mm 厚涂层在不同载荷下摩擦系数
约为 ,且长期保持稳定,具有良好的减摩性能;Si-P-Al 体系 40mm 厚涂层摩擦系数高,表面抛光后 1N 载荷下摩擦系数低且稳定在左右。P-Al 体系涂层在抛光前后不同载荷下摩擦系数均较高,1000 周次后超过 TA15 基体的摩擦系数。P-B-Al 体系涂层在抛光前后不同载荷下均具有良好的减摩性能(摩擦系数约 )。滑动干摩擦系数主要取决于涂层表面形貌与物相结构,抛光后低的涂层表面粗糙度有利于减小摩擦系数,Si-P-Al 体系涂层中纳米 TiO2 的自润滑特性决定其具有最好的减摩性能。润滑脂滑动摩擦时,TA15 合金与微弧氧化涂层的摩擦系数下降到左右,且长期保持稳定,在对偶摩擦表面形成的连续润滑膜使摩擦系数降低。
700℃下高温氧化 80h 后,TA15 合金表面生成出厚约 10mm 含金红石 TiO2 和 Al2O3 的多孔氧化膜,氧化增重为 ;Si-P-Al 及 P-Al 体系微弧氧化涂层氧化增重分别为和 ,Si-P-Al 体系涂层具有优异的抗高温氧化性能。
关键词 TA15;微弧氧化涂层;组织结构;摩擦学性能;高温抗氧化性能
Abstr act
In order to obtain a good antifrictional and oxidation-resistant coating on surface of TA15 alloy, Si-P-Al, P-Al and P-B-Al coatings were prepared in the corresponding electrolyte system by microarc oxidation (MAO) method. Microstructure, phase and position of the coatings were characterized using SEM and XRD techniques, and the possible formation mechanism of coating was revealed. The tribological property in sliding contact condition and high- temperature oxidation resistant property exposed of coatings were exa