TC4表面c-BN耐磨层的真空钎焊及性能研究

发布时间：2017-08-08 11:20

  本文关键词：TC4表面c-BN耐磨层的真空钎焊及性能研究

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【摘要】：TC4合金因综合性能优良,在航空航天及民用工业领域应用广泛,但是耐磨损性能较差,极大的限制了TC4合金在高磨损条件下的使用,目前主要利用在TC4表面制备耐磨性好的碳化物、氮化物和硼化物层来解决。立方氮化硼(cubic Boron Nitride,简称c-BN)是一种硬度高、热稳定性好的陶瓷材料,使用钎焊法制备的c-BN制品,结合强度高,使用寿命长,得到了工业界的一致好评。本文探索使用AgCuInTi、TiZrCuNi两种活性钎料在TC4表面利用真空钎焊法制备c-BN耐磨层。研究了钎料的性能、钎焊温度、真空度、保温时间等因素对钎料与c-BN颗粒之间焊接性的影响规律,对钎料与c-BN颗粒界面的微观结构及形成机制,钎料与TC4基体界面的元素扩散与分布进行了分析,并对制备的c-BN耐磨层的结合强度和耐磨性能进行了测定。实验结果表明:AgCuInTi钎料在真空度高于10-2Pa,钎焊温度750℃、保温5min,TiZrCuNi钎料在真空度高于10-2Pa,钎焊温度950℃、保温3min的工艺条件下制备的c-BN耐磨层表面平整美观,结合紧密;钎料中的Ti元素在钎焊过程中向c-BN颗粒表面富集并与c-BN颗粒表面B、N元素发生反应,生成了TiB2、TiN,实现了钎料与c-BN颗粒的化学冶金结合;AgCuIn Ti钎料与TC4基体界面处,Ag、Cu、Ti元素含量呈现梯度分布。TiZrCuNi钎料与TC4基体界面处,Ti、Zr、Cu元素含量呈现梯度分布,并向TC4基体中发生了少量的扩散,TC4基体中的Ti元素向钎料一侧扩散并少量溶解;不同c-BN体积分数的c-BN耐磨层试样的结合强度随着c-BN颗粒体积含量的增加而降低,磨损量随着c-BN颗粒体积含量的增加,先减少后增加,在c-BN体积分数为50%左右时,磨损量最小,耐磨性能佳。
【关键词】：c-BN耐磨层 真空钎焊 TC4合金 AgCuInTi钎料 TiZrCuNi钎料
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG454
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-10
• 1 绪论10-24
• 1.1 引言10
• 1.2 TC4表面涂层的研究进展10-15
• 1.2.1 激光熔覆法11-12
• 1.2.2 离子注入法12-13
• 1.2.3 溶胶-凝胶法13
• 1.2.4 表面热氧化法13-14
• 1.2.5 微弧氧化法14
• 1.2.6 钎焊法14-15
• 1.3 c-BN制品的研究进展15-20
• 1.3.1 电镀技术17
• 1.3.2 烧结技术17-18
• 1.3.3 气相沉积技术18-19
• 1.3.4 钎焊技术19-20
• 1.4 真空钎焊的原理及特点20-21
• 1.4.1 真空钎焊的原理20-21
• 1.4.2 真空钎焊的特点21
• 1.5 论文的研究内容及意义21-22
• 1.5.1 研究内容21
• 1.5.2 研究意义21-22
• 1.6 本章小结22-24
• 2 实验材料与方法24-34
• 2.1 实验材料24-26
• 2.2 实验方案26-27
• 2.2.1 实验方法思路26
• 2.2.2 实验技术路线26-27
• 2.3 实验设备27-28
• 2.4 活性钎料及钎焊试样制备28-30
• 2.4.1 活性钎料制备28-29
• 2.4.2 钎焊试样制备29-30
• 2.5 分析检测方法及设备30-32
• 2.5.1 润湿性分析30
• 2.5.2 金相及硬度分析30-31
• 2.5.3 差热及物相分析31
• 2.5.4 扫描及能谱分析31-32
• 2.5.5 拉伸试验分析32
• 2.5.6 摩擦磨损性能分析32
• 2.6 本章小结32-34
• 3 AgCuInTi钎料真空钎焊c-BN耐磨层34-50
• 3.1 AgCuInTi钎料真空钎焊c-BN的焊接性34-39
• 3.1.1 AgCuInTi钎料的性能34-36
• 3.1.2 真空度36-37
• 3.1.3 钎焊温度37-38
• 3.1.4 保温时间38-39
• 3.2 AgCuInTi钎料真空钎焊c-BN的微观结构及界面形成机制39-42
• 3.2.1 AgCuInTi钎料真空钎焊c-BN的微观结构39-42
• 3.2.2 AgCuInTi钎料真空钎焊c-BN的界面形成机制42
• 3.3 AgCuInTi钎料与TC4界面的元素扩散与分布42-44
• 3.4 AgCuInTi钎料真空钎焊c-BN耐磨层的性能44-47
• 3.4.1 AgCuInTi真空钎焊c-BN耐磨层的结合强度44-46
• 3.4.2 AgCuInTi真空钎焊c-BN耐磨层的耐磨性46-47
• 3.5 本章小结47-50
• 4 TiZrCuNi钎料真空钎焊c-BN耐磨层50-62
• 4.1 TiZrCuNi钎料真空钎焊c-BN的焊接性50-54
• 4.1.1 钎料性能50-52
• 4.1.2 钎焊工艺52-54
• 4.2 TiZrCuNi钎料真空钎焊c-BN的微观结构及界面形成机制54-57
• 4.2.1 TiZrCuNi钎料真空钎焊c-BN的微观结构54-56
• 4.2.2 TiZrCuNi钎料真空钎焊c-BN的界面形成机制56-57
• 4.3 TiZrCuNi钎料与TC4界面的元素扩散与分布57-58
• 4.4 TiZrCuNi钎料真空钎焊c-BN耐磨层的性能58-60
• 4.4.1 TiZrCuNi真空钎焊c-BN耐磨层的结合强度58-59
• 4.4.2 TiZrCuNi真空钎焊c-BN耐磨层的耐磨性59-60
• 4.5 本章小结60-62
• 5 结论62-64
• 参考文献64-70
• 硕士研究生阶段发表论文70-72
• 致谢72

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本文编号：639722