鈦合金軸液相等離子體強(qiáng)化研究.pdf

1、鈦合金由于其比強(qiáng)度高、耐蝕性好等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于航空航天等多個領(lǐng)域。但是鈦合金本身硬度低、耐磨性差、摩擦系數(shù)高，制約了它作為航空航天等領(lǐng)域傳動件的應(yīng)用。為了提高鈦合金表面硬度、提升表面摩擦磨損性能，滿足航空航天領(lǐng)域傳動件的應(yīng)用要求，使用新型的液相等離子體強(qiáng)化方法，對TC4鈦合金軸進(jìn)行強(qiáng)化處理。本文研究了強(qiáng)化系統(tǒng)的物理場，研究了直流液相等離子體強(qiáng)化層的形成機(jī)制，研究了工藝參數(shù)對強(qiáng)化層性能的影響。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴使用C

2、OMSOL平臺對實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的物理場進(jìn)行研究，通過電場研究輔助電極設(shè)計(jì)，通過溫度場、流場研究驗(yàn)證強(qiáng)化可行性、穩(wěn)定性。研究表明，合理的電極設(shè)計(jì)能夠保證處理過程中的電場強(qiáng)度均勻；工件電極在處理過程中溫度均勻，周圍電解液流速較低，處理過程具有較好的穩(wěn)定性。⑵研究了直流液相等離子體強(qiáng)化層的形成機(jī)制。從熱力學(xué)角度分析驗(yàn)證了強(qiáng)化層的生成可能性。通過實(shí)驗(yàn)證明，強(qiáng)化層形成過程中，電解液體系、電參數(shù)、初始表面層等因素需要滿足一定的條件。溫度研究顯示260V電

3、壓下工件電極溫度最高且變化幅度小。理論分析表明，液相強(qiáng)化有其獨(dú)特的放電模型，強(qiáng)化元素在鈦合金中的擴(kuò)散機(jī)制為空位擴(kuò)散和晶界擴(kuò)散，強(qiáng)化層的生長過程大致可分為四個階段。⑶研究了處理電壓和處理時間對TC4鈦合金強(qiáng)化層的物相、表面形貌、元素、組織、硬度、抗磨損性能、耐腐蝕性能的影響。結(jié)果表明：電壓與時間是影響表面強(qiáng)化層特性的重要參數(shù)。260V處理30min得到的強(qiáng)化相Ti(C,N)含量最多，表面層平整，放電孔直徑小、無明顯的裂紋，與基體結(jié)合良好。