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《南京航空航天大学》 2009年
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机械球磨法制备Ti-Cr及Ti-Cu阻燃合金层的研究

练绵炎  
【摘要】: 高能球磨过程中,金属粉末在经历冷焊和细化的同时,其中一部分粉末沉积在球磨罐壁和磨球表面,经过反复挤压和冷焊,形成一定厚度的合金层。根据这一原理,本文设计了Ti-Cr、Ti-Cu两组合金粉末,为了在钛及其合金表面形成具有阻燃效果的表面合金层。 首先以纯钛和纯铬粉为原始粉末,在TC4表面成功制备了Ti-Cr阻燃合金层,基体表层晶粒细化效果很明显,显微硬度也有很明显的提高,抗氧化性能也有较大的提升。通过扫描、高温氧化、划痕、摩擦磨损、激光烧蚀实验对不同工艺形成的合金层进行表征,总结出球磨时间10h为最佳。 在商用纯钛表面成功制备了Ti-Cu阻燃合金层,表层晶粒细化效果也很明显,显微硬度也有很明显的提高,抗氧化性能也稍有的提升。通过扫描、划痕、摩擦磨损、激光烧蚀实验对不同工艺形成的合金层进行表征,总结出球磨时间5h为最佳。 对高能球磨技术制备合金层的机理进行了探讨,大量粉末颗粒由于磨球的作用被强制压入试样表面,并冷焊在基体表面;此外,粉末颗粒彼此之间也发生广泛焊合,形成复合粒子。已经进入基体的粉末粒子一方面与激活态的基体发生交互作用,原子间彼此相互扩散,形成冶金结合的合金层;另一方面,与大量复合粒子继续发生冷焊作用,使合金层往外生长。当球磨作用达到一定程度时,进一步的球磨对合金层有很严重的破坏作用,使得所形成合金层不连续、不均匀。 对阻燃钛合金的阻燃机理进行了探讨,认为Ti-Cr合金层中的Cr元素具有很重要的作用,它能形成致密的氧化层阻止氧气的向内传输,以达到阻燃的目的,同时铬的氧化物容易以气态的形式存在,更容易带走热量,可以降低温度,也能达到阻燃的目的。Ti-Cu合金层中的Cu也具有很重的作用,一方面,液相的析出吸收大量热量,降低体系温度,另一方面,析出的液相能够阻止燃烧,两方面的共同作用达到阻燃的目的。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TF123.2

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【引证文献】
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