氮气氛下电火花沉积含TiN表面层的研究

论文摘要

本文尝试以工业纯钛TA2为电极,高纯N2作为反应及保护气体,利用电火花沉积设备,在45钢和不锈钢基体表面制备含TiN的硬质反应沉积层。N2不但作为保护气体还是TiN沉积层中N元素的来源,利用电火花沉积热过程中的脉冲放电能量,使熔融态的Ti和N在高温微熔池中化合形成TiN层沉积在45钢和不锈钢基体表面。试验了电容量、输出电压、频率和比沉积时间等工艺参数对沉积层厚度及质量过渡的影响规律,得出了较佳工艺参数。采用金相显微镜、扫描电镜和X射线衍射等分析检测方法,研究了沉积层的形成机理、微观结构及界面行为,并测试了沉积层的显微硬度分布及耐磨损性能。电火花沉积层与基体间形成良好的冶金结合,沉积层主要由TiN相组成,组织致密、均匀、连续,能够有效地改善基体的表面性能。

论文目录

• 提要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 氮化钛的性质与应用
• 1.2.1 氮化钛的性质
• 1.2.2 氮化钛涂层应用现状
• 1.3 TiN 涂层的研究进展
• 1.3.1 物理气相沉积（PVD）
• 1.3.2 化学气相沉积（CVD）
• 1.3.3 反应等离子喷涂（RPS）
• 1.3.4 其他制备TiN 表面层的方法
• 1.4 电火花强化技术基础理论研究现状
• 1.4.1 电火花强化技术发展历史
• 1.4.2 电火花表面强化实质
• 1.4.3 电火花表面强化放电机理及质量过渡理论的研究
• 1.4.4 电火花表面强化微观结构及界面行为研究
• 1.4.5 电火花强化层性能研究
• 1.4.6 电火花沉积反应涂层
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第二章 试验材料、方法及设备
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设备
• 2.2.1 沉积设备简介
• 2.2.2 其它实验设备
• 2.3 试验方法
• 2.3.1 沉积试验
• 2.3.2 金相试样制备方法
• 2.3.3 沉积层厚度测量方法
• 2.3.4 沉积层微观及性能分析
• 第三章 电火花沉积TiN 表面层工艺试验的研究
• 3.1 引言
• 3.2 45 钢表面TiN 沉积层工艺性研究
• 3.2.1 电容量对TiN 表面层厚度的影响
• 3.2.2 输出电压对TiN 表面层厚度的影响
• 3.2.3 频率对TiN 表面层厚度的影响
• 3.2.4 比沉积时间对TiN 表面层厚度的影响
• 3.3 不锈钢表面TiN 沉积层工艺性研究
• 3.3.1 电容量对TiN 表面层厚度的影响
• 3.3.2 输出电压对TiN 表面层厚度的影响
• 3.3.3 频率对TiN 表面层厚度的影响
• 3.3.4 比沉积时间对TiN 表面层厚度的影响
• 3.4 本章小结
• 第四章 电火花沉积TiN 表面层质量过渡规律
• 4.1 引言
• 4.2 试验方法
• 4.3 45 钢表面TiN 沉积层的质量过渡
• 4.3.1 电容量变化时的质量过渡情况
• 4.3.2 电压变化时的质量过渡情况
• 4.3.3 电极直径变化时的质量过渡情况
• 4.4 45 钢表面TiN 沉积层的质量过渡分析
• 4.4.1 电容量变化对质量过渡系数的影响
• 4.4.2 输出电压对质量过渡系数的影响
• 4.4.3 电极直径对质量过渡系数的影响
• 4.5 不锈钢表面TiN 沉积层的质量过渡
• 4.5.1 电容量变化时的质量过渡情况
• 4.5.2 电压变化时的质量过渡情况
• 4.5.3 电极直径变化时的质量过渡情况
• 4.6 不锈钢表面TiN 沉积层的质量过渡分析
• 4.7 本章小结
• 第五章 电火花沉积TiN 表面层形成机理及界面行为
• 5.1 引言
• 5.2 TiN 表面层形成机理
• 5.3 45 钢表面TiN 沉积层界面行为
• 5.3.1 45 钢表面单点多脉冲形貌
• 5.3.2 45 钢表面TiN 沉积层表面形貌
• 5.3.3 45 钢表面TiN 沉积层截面形貌和微观结构
• 5.3.4 45 钢表面TiN 沉积层相结构
• 5.4 不锈钢表面TiN 沉积层界面行为
• 5.4.1 不锈钢表面单点多脉冲形貌
• 5.4.2 不锈钢表面TiN 沉积层表面形貌
• 5.4.3 不锈钢表面TiN 沉积层截面形貌和微观结构
• 5.4.4 不锈钢表面TiN 沉积层相结构
• 5.5 电火花沉积TiN 表面层裂纹分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 电火花沉积TiN 表面层的硬度和耐磨性
• 6.1 引言
• 6.2 45 钢表面TiN 沉积层的显微硬度
• 6.3 45 钢表面TiN 沉积层的耐磨性
• 6.4 不锈钢表面TiN 沉积层的显微硬度
• 6.5 不锈钢表面TiN 沉积层的耐磨性
• 6.6 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 摘要
• ABSTRACT
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢