感应熔覆原位合成TiCNi基熔覆层的组织与性能研究的任务书.docx

感应熔覆原位合成TiCNi基熔覆层的组织与性能研究的任务书
一、背景及研究意义
钛碳氮合金材料具有低密度、高硬度、高强度和耐腐蚀性能等优越性能，广泛应用于航天、航空、汽车、机械等领域。然而，由于钛碳氮合金材料具有难熔性和高化学活性，因此其制备技术十分困难，熔覆技术则成为钛碳氮合金材料制备的有效手段。熔覆技术是一种将材料熔化并喷涂于基材表面的热处理方法，可以实现在基材表面形成厚度为数百微米的涂层，提高其表面硬度、耐磨性以及耐腐蚀性等性能。
近年来，感应熔覆技术逐渐受到研究关注并得到广泛应用。相比传统熔覆技术，感应熔覆技术具有能量高效、涂层微观组织致密、成分均匀等优点。在研究的过程中，发现Ni基合金材料作为铁基和钛基材料的合适熔覆合金，可作为一种降低材料成本并提高合金性能的材料。
因此，本研究将采用感应熔覆技术，在钛碳氮合金材料表面形成TiCNi基熔覆层，探究熔覆层的组织结构和性能，为钛碳氮合金材料的制备和应用提供科学依据。
二、研究内容
1.感应熔覆TiCNi基熔覆层的工艺优化
（1）确定感应熔覆的工艺参数，包括感应电流、喷粉距离、喷粉速度、扫描速度、熔化次数等参数。
（2）优化TiCNi粉末的配比和表面处理方法，控制粉末的粒度和成分，提高涂层的质量。
（3）采用SEM和XRD等手段对涂层进行表征，分析涂层的组织结构和物相组成。
2.研究TiCNi基熔覆层的微观组织结构
（1）采用TEM、HRTEM等手段对TiCNi基熔覆层进行微观形貌观察，研究熔覆层中晶粒的大小、分布和晶界特征。
（2）利用EDS和XPS等方法分析熔覆层中元素的分布和化学状态。
3.研究TiCNi基熔覆层的力学性能
（1）采用洛氏硬度计对涂层进行硬度测试，研究涂层的硬度值和硬度均匀性。
（2）采用万能试验机对涂层进行拉伸试验，研究涂层的抗拉强度、抗拉模量和伸长率等力学性能。
（3）研究涂层的耐磨性、耐腐蚀性等多种性能，并与其他材料进行比较。
三、预期研究结果
1.确定感应熔覆制备TiCNi基熔覆层的最佳工艺参数，控制涂层的组分、成分和厚度等性能。
2.分析涂层的微观组织结构，研究晶粒分布、晶界特征和元素分布等因素对涂层性能的影响。
3.研究TiCNi基熔覆层的力学性能及其应用性能，在涂层硬度、抗拉强度、耐磨性等方面进行综合评价。
四、参考文献
[1]Y.Li,J.Chen,Y.Liu,etal.MultipassreactiveplasmacladdingofTi–C–N/Ni-basedcoatings[J].AppliedSurfaceScience,2018,430:61-70.
[2]Y.Li,W.Lu,K.Chen,etal.MicrostructureevolutionofTiCN/Nialloymulti-layercoatingspreparedbyplasmacladding[J].SurfaceandCoatingsTechnology,2015,281:70-78.
[3]Y.Zhang,J.Qiao,S.Li,etal.MicrostructureandwearpropertiesoflasercladdingTiCN/NicompositecoatingonTi6Al4Valloy[J].JournalofAlloysandCompounds,2018,746:9-17.
[4]W.Lu,Y.Zhou,Y.Li,etal.ThemicrostructureandpropertiesofTiCN/Nialloycoatingsproducedbyplasmacladding[J].SurfaceandCoatingsTechnology,2008,202:5437-5442.