纯钛表面等离子Ni合金化工艺及摩擦磨损性能研究

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1、声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：王一掌亟日期：如J2．‘．c

2、关于学位论文使用权的说明本人完全了解太原理工大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复告lJ手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制

3、赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：垂奎!望日期：迦i丕』：3导师签名：窿垒臼期：竺!兰：兰：乞jr：●1’●一●-，：：一太原理工大学硕士研究生学位论文纯钛表面等离子Ni合金化工艺及摩擦磨损性能研究摘要钛及钛合金具有密度小、比强度高、耐腐蚀性好等优良特性，在航空航天、汽车、生物医学等各个工业领域具有广阔的应用前景。但钛合金硬度低，导热性差，摩擦中易发生粘着磨损和微动损伤，这些问题使其在实际应用中受到较大的限制。为改善纯钛的摩擦学性能，本文采用等离子表面合金化技术在纯钛表面渗入镍元素，形成含镍合金层。研究表

4、明纯钛中加入镍可以有效地提高机械强度，增强其耐磨性。近等原子比TiNi合金本身具有良好的韧性、延展性及耐磨性，而且在富Ti的TiNi合金的固溶过程中会析出Ti2Ni相，包含有析出相Ti2Ni的TiNi合金具有更好的耐磨性。本文研究了纯钛表面等离子Ni合金化的工艺参数并分析了典型工艺下的合金层成分、组织、物相结构及硬度。采用球盘磨损实验研究分析了典型工艺下Ni合金化试样的滑动干摩擦磨损性能，同时对比分析了不同工艺下Ni合金化试样的磨损性能。采用德国油脂公司(optim01)产的SRV-IV微振动摩擦磨损试验机对典型工艺下Ni合金化试样的微动磨损性能进行了测试分析，并对比研

5、究了不同载荷、不同频率及不同位移幅值对Ni合金化试样磨损性能的影响。针对这两种磨损试验，分别探讨了相应的磨损机理。研究结果表明：1．纯钛表面等离子Ni合金化的典型工艺为：源极电压：600—800V，阴1太原理工大学硕士研究生学位论文极电压：450．550V，工作气压：35Pa，保温温度：810。C，保温时间：3h，极间距：18mm。2．典型工艺下制备的Ti—Ni合金层均匀致密，厚度约为301am，表面Ni含量最高值可达43％，稳定之后含量平均值约为30％；XRD分析合金层主要由TiNi、Ti2Ni、Ti相组成；合金层表面最高硬度值约为570HV，比基体提高近1倍；合金层

6、成分呈梯度变化趋势。3．采用典型工艺制备的Ni合金化试样的干滑动摩擦磨损性能最优。与纯钛基体相比，Ni合金化试样的摩擦系数降低，耐磨性提高，磨损机制主要表现为粘着磨损，而基体的磨损机制主要为磨粒磨损，伴有一定量的粘着磨损和氧化磨损。4．在微动磨损过程中，采用典型工艺制备的Ni合金化试样的摩擦系数显著降低，耐磨性能得到改善，磨损机制主要表现为磨粒磨损，而基体既有磨粒磨损，又有粘着磨损，还伴有微动疲劳损伤的特征；5．不同载荷、不同频率和不同位移幅值下Ni合金化试样的微动磨损实验表明：摩擦系数随着载荷的增大而增大，随着频率的增大而增大，随着位移幅值的增大而增大。关键词：等离子

7、表面合金化技术，纯钛，镍，滑动干摩擦磨损，微动摩擦磨损太原理工大学硕士研究生学位论文STUDYONPREPARATIONANDTIUBOLOGICALPERFOR^4ANCEOFPLASMASURFACENiALLOYONPURETITANIUMABSTRACTTitaniumanditsalloyshavebeenextensivelyappliedinaerospace、automobileandbiologicalindustries，duetotheirlowdensity，highspecificstrengthandgoodcorrosionresistan

8、ce．However，titaniumanditsalloysaresensitivetoadhesivewearandfrettingwear，becauseofthelowhardnessandheatconductivity．Therefore，theinsufficienttribologicalperformancehasbecomeamajorobstacleinthepracticalapplicationsoftitaniumalloys．Inthisstudy，theplasmasurfacealloyingtechni