抗微动摩擦损伤涂层制备工艺及性能研究

摘要

钛合金为航空航天常用材料，为解决航空机械工作时微振现象引起的钛合金构件微动损伤敏感以致失效的问题，提出了采用化学镀方法制备耐微动损伤涂层的方案。以钛合金TA7为基体材料，分别化学镀Ni-B合金、Ni-B/BN自润滑复合镀层和Ni-B/SiC耐磨复合镀层，通过微动摩擦试验选择具有抗微动损伤性能比较优秀的镀层。 对于难镀基材钛合金，研究了新的酸洗液配比，改进了活化工艺，新的二次活化工艺确保了镀层与基体的结合强度。 研究了化学镀Ni-B合金镀层、Ni-B/BN自润滑复合镀层、Ni-B/SiC耐磨复合镀层的镀液配比及工艺条件。结果表明，镀液主要成分和工艺条件的变化对镀速和镀层质量有不同程度的影响。 观察镀层的显微形貌，测试镀层的孔隙率、结合力、耐腐蚀性，结果表明，该工艺得到的Ni-B、Ni-B/BN和Ni-B/SiC镀层均匀、表面平整、与基体结合牢固、耐腐蚀性良好。应用DELTA.LAB NENE DS20型高精度液压微动疲劳试验机、激光共焦扫描显微镜(LCSM)对镀层进行微动磨损性能测试。结果表明，在载荷100N，位移振幅为20μm和60μm时(试验结果表明均在滑移区)，Ni-B合金镀层经过10 000次循环后磨痕深度(4.1μm和16.4μm)、磨痕面积(230 400μm<'2>和947 200μm<'2>)、摩擦因数(0.45和0.37)，除位移振幅为20μm时摩擦因数，其余均比钛合金TA7(磨痕深度7.9μm和18.3μm、磨痕面积633 600μm<'2>和1587 200μm<'2>、摩擦因数0.35和0.65)小，具有比较优秀的抗微动摩擦损伤性能。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1微动摩擦学的基本概况

1.1.1微动摩擦学基本概念

1.1.2微动摩擦学的发展历史

1.1.3微动运行模式

1.1.4微动损伤现象

1.1.5微动磨损的特点

1.1.6微动磨损的影响因子

1.1.7表面技术在微动领域的应用

1.2化学镀

1.2.1化学镀概述

1.2.2化学镀技术的特点

1.2.3化学镀发展简史

1.3化学复合镀

1.3.1化学复合镀的发展过程

1.3.2复合镀层的分类及其性能

1.4本课题研究意义与内容

1.4.1课题来源

1.4.2研究意义

1.4.3研究的思路

1.4.4研究的具体内容

2钛合金基体表面镀前活化处理工艺研究

2.1抗微动磨损镀层基体材料的选择

2.2钛合金表面镀前活化工艺的进展

2.3钛合金表面镀前活化工艺的试验研究

2.3.1试验研究方法

2.3.2结合强度测试结果分析

2.3.3小结

3 NI-B、NI-B/BN、NI-B/SIC镀层的制备

3.1抗微动磨损涂层的拟定

3.2抗微动磨损镀层制备技术方案

3.3试验装置与仪器

3.3.1试验材料

3.3.2试验仪器和设备

3.4镀层制备工艺流程

3.5化学镀工艺研究

3.5.1镀前预处理

3.5.2镀液配置

3.5.3 Ni-B合金化学镀工艺

3.5.4 Ni-B/BN自润滑复合层化学镀工艺的研究

3.5.5 Ni-B/SiC耐磨复合层化学镀的工艺研究

4 NI-B、NI-B/BN、NI-B/SIC镀层主要性能测试与分析

4.1镀层表面形貌

4.1.1镀层的表面质量

4.1.2镀层的微观形貌

4.2镀层的显微硬度

4.3镀层结合力

4.4表面孔隙率

4.5镀层的耐蚀性

4.6镀速与镀层厚度

5 NI-B、NI-B/BN、NI-B/SIC三种镀层的微动磨损特性

5.1试验方法及参数

5.2微动运行特性

5.3微动摩擦因数

5.4磨斑形貌

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及研究成果