鈦合金化學(xué)機(jī)械拋光及納米壓痕陣列表面制造研究.pdf

1、鈦合金具有良好的綜合性能，如比強(qiáng)度高，耐腐蝕，耐高溫等，目前已廣泛地應(yīng)用于航空航天，潛艇艦船，核反應(yīng)堆，兵器、化工、汽車領(lǐng)域。TA16鈦合金(Ti-2Al-2.5Zr)是一種密排六方晶體結(jié)構(gòu)的α-鈦合金，廣泛的應(yīng)用于航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片、壓氣機(jī)盤、鼓筒材料和艦船的閥門、管道等材料以及核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料。本文重點(diǎn)是探究鈦合金表面超精密加工工藝參數(shù)，并對(duì)鈦合金表面進(jìn)行納米壓痕處理制備大面積、高密度的納米孿晶以提高表面硬度和強(qiáng)度。
　　

2、本文針對(duì)鈦合金加工性能差，不易得到高質(zhì)量表面的缺點(diǎn)，利用化學(xué)機(jī)械拋光對(duì)鈦合金表面進(jìn)行超精密加工，探究了化學(xué)機(jī)械拋光過程中拋光墊種類、磨料的粒徑和濃度、氧化劑的濃度、配重壓力的大小等重要影響因素對(duì)鈦合金化學(xué)機(jī)械拋光結(jié)果的影響。最終選取合適的拋光墊，配制拋光液，確定拋光工藝參數(shù)，得到高質(zhì)量的拋光表面。經(jīng)過研磨，粗拋和精拋后，鈦合金晶片的表面粗糙度Ra和PV值分別為0.722nm和6.061nm。為了提高鈦合金表面硬度和強(qiáng)度，本文采用準(zhǔn)靜態(tài)加

3、載方法，用納米壓痕儀對(duì)鈦合金拋光表面進(jìn)行不同載荷(6N、5N、4N、3N、2N、1.5N、1N、0.5 N)重復(fù)加載處理，根據(jù)分析可知，壓痕載荷為1.5 N時(shí)鈦合金表面硬度提升最大。選取1.5 N的壓痕載荷在鈦合金表面進(jìn)行200次重復(fù)壓痕實(shí)驗(yàn)，用掃描電鏡觀察重復(fù)加載壓痕形貌。經(jīng)過首次加載后的鈦合金表面的硬度值大大提高，并且材料仍保持良好的塑性和韌性。最后在1.5 N的壓痕載荷下制造鈦合金納米壓痕陣列表面，獲得宏觀表面納米孿晶化表面。為了