tc4钛合金低污染阳极氧化自润滑减摩复合膜制备及其摩擦磨损性能研究

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1、万方数据AThesisinEnvironmentalSciencePreparationandStudyofAnodicOxidationSelf-lubricationAntifrictionCompositeCoatingwithLowPollutiononSurfaceofTC4TitaniumAlloyByLiLinSupervisor：professorYangZhongdongNortheasternUniversityJune2013㈣弱咖6眦2㈣2删哪!㈣O㈣J万方数据独创性声明本人声明，所呈交

2、的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：套q沁日期：X卯弓、]、f学位论文版权使用授权书本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据

3、库进行检索、交流。作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后：半年口一年口--年ag口两年口学位论文作者签名：淋导师签名：{匆韶气签字Et期：加1弓、．7、f签字日期：2¨3．。6、弓D万方数据东北大学硕士学位论文摘要TC4钛合金低污染阳极氧化自润滑减摩复合膜制备及其摩擦磨损性能研究摘要钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀、耐高温等优点，已成为广泛应用于航空、航天、舰艇等国防以及民用机械工业部门的重要结构材料，其中以TC4(Ti．6A1．4V)钛合金用途最为广泛，用量约占钛合金总量的一半以上，但由于钛合金硬度低

4、，耐磨性能较差的局限制约了其在实际生产中的应用。因此，提高钛合金摩擦磨损性能已成为钛合金领域的研究热点。本文主要致力于通过阳极氧化．复合PTFE的方法在TC4钛合金的表面制备具有耐摩擦磨损性能的自润滑膜的研究，首先对影响钛合金阳极氧化膜表面形貌、膜厚的主要因素进行实验研究分析，利用SEM、XRD等测试方法对阳极氧化膜及复合自润滑膜的表面形貌、微观相结构进行分析，并采用摩擦磨损试验机测试其摩擦磨损性能。(1)通过对硫酸体系中钛合金的阳极氧化的研究，分析电解液浓度、NH4HF2添加剂浓度、氧化电压、氧化温度以及氧化

5、时间对氧化膜膜孔、膜厚的影响，讨论影响氧化膜耐磨性能的主要因素。实验结果表明，电解液浓度与氧化电压主要影响氧化膜表面膜孔孔径的大小，随着电解液浓度、电压的升高，孔径增大，在电解液H2804浓度为O．3．1moUL、电压为60．130V范围内，膜孔孔径约为100—500nm之间；阳极氧化温度主要影响氧化膜表面膜孔均匀性，随着温度的降低，氧化膜膜孔均匀性提高；阳极氧化时间对氧化膜厚度有重要影响，在氧化时间为lh．3h范围，氧化膜厚度约为4．4．11．99m之间；对钛合金阳极氧化膜进行化学腐蚀溶解扩孔处理后，孔径可达

6、200．1500nm之间。对TC4钛合金阳极氧化膜进行摩擦系数测定后发现，具有阳极氧化膜的钛合金表面摩擦系数较钛合金基体显著下降，其降低程度与膜层厚度和膜孔均匀性有关，氧化膜膜层越厚，膜孔越均匀，摩擦系数越低，经测试，阳极氧化前TC4钛合金表面摩擦系数约为0．5，在电解液H2S04浓度0．8mol／L、温度一5。C、氧化电压130V、阳极氧化时间3h条件下制备的钛合金阳极氧化膜摩擦系数降至0．35；对此条件下的氧化膜进行800。C热处理2h后，氧化膜相结构由锐钛矿和金红石型共存Ti02几乎全部转化为金红石型Ti

7、02，同时摩擦系数也降至0：29。(2)阳极氧化．PTFE自润滑减摩复合膜制备及其摩擦磨损性能研究。实验结果表明，对电解液(H2S04)浓度0．8mol／L，温度．5。C，氧化电压130V，阳极氧化时间3h条件下制III万方数据东北大学硕士学位论文摘要备的钛合金阳极氧化膜进行PTFE涂覆，涂覆液PTFE含量为6．7％，涂覆时间为30min，烘干时间1h、温度100℃，测得复合膜层摩擦系数显著降低，约为0．2左右，随着PTFE含量的增加，其摩擦系数持续降低，当PTFE含量为20％时，摩擦系数降至0．13．0．14

8、之间；将上述在PTFE含量为6．7％条件下制得的阳极氧化膜．PTFE自润滑减摩复合膜在200．300。C下进行热处理，则由于PTFE粒子更好的填充膜孔，摩擦系数降至O．12，实验研究表明钛合金阳极氧化．PTFE自润滑减摩复合膜显著提高了钛合金的耐摩擦磨损性能。关键词：TC4钛合金；阳极氧化；PTFE；摩擦磨损；自润滑复合膜IV万方数据东北大学硕士论文AbstractPreparatio