| 摘要 | 第4-6页 |
| Abstract | 第6-7页 |
| 第一章 绪论 | 第16-34页 |
| 1.1 研究背景 | 第16页 |
| 1.2 相关研究综述 | 第16-29页 |
| 1.2.1 搅拌摩擦焊技术及其发展 | 第17-20页 |
| 1.2.1.1 搅拌摩擦焊技术概述 | 第17页 |
| 1.2.1.2 搅拌摩擦焊工艺原理 | 第17-19页 |
| 1.2.1.3 搅拌摩擦焊的发展 | 第19-20页 |
| 1.2.2 搅拌摩擦加工及其用于金属表面改性的研究现状 | 第20-23页 |
| 1.2.2.1 搅拌摩擦加工的技术要义及应用 | 第20-21页 |
| 1.2.2.2 搅拌摩擦加工用于表面改性的研究现状 | 第21-23页 |
| 1.2.2.3 搅拌摩擦加工表面改性研究存在的不足 | 第23页 |
| 1.2.3 钛及钛合金搅拌摩擦焊/加工的研究综述 | 第23-27页 |
| 1.2.3.1 钛合金及其与异种金属的搅拌摩擦焊 | 第23-25页 |
| 1.2.3.2 搅拌摩擦加工对钛及钛合金的表面改性 | 第25-26页 |
| 1.2.3.3 钛合金搅拌摩擦焊/加工研究存在的问题 | 第26-27页 |
| 1.2.4 钛表面氮化及金属快速氮化技术 | 第27-28页 |
| 1.2.5 阻燃钛合金及钛表面阻燃改性 | 第28-29页 |
| 1.3 本文的研究思路及主要内容 | 第29-33页 |
| 1.3.1 本文研究思路的提出 | 第29-32页 |
| 1.3.1.1 直接搅拌摩擦钛合金表面改性 | 第29页 |
| 1.3.1.2 钛合金的搅拌摩擦氮化 | 第29-30页 |
| 1.3.1.3 钛合金表层的植粉搅拌摩擦加工 | 第30-31页 |
| 1.3.1.4 异种金属搅拌摩擦焊实现钛表面合金化 | 第31-32页 |
| 1.3.2 本文研究目的及内容 | 第32-33页 |
| 1.4 本文的研究意义 | 第33-34页 |
| 第二章 实验材料、设备及方法 | 第34-45页 |
| 2.1 实验材料 | 第34-36页 |
| 2.2 工艺试验设备与装置 | 第36-38页 |
| 2.3 加工工艺及方法 | 第38-42页 |
| 2.3.1 直接搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第38-39页 |
| 2.3.2 介入氮气气氛搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第39页 |
| 2.3.3 植入陶瓷颗粒搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第39-41页 |
| 2.3.4 引入塑性金属搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第41-42页 |
| 2.3.4.1 引入不同金属粉体搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第41页 |
| 2.3.4.2 引入软质金属块体搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第41-42页 |
| 2.4 试样分析设备及方法 | 第42-45页 |
| 2.4.1 相关组织结构的表征与分析 | 第42页 |
| 2.4.2 性能的测试 | 第42-45页 |
| 2.4.2.1 显微硬度 | 第42页 |
| 2.4.2.2 摩擦磨损 | 第42-43页 |
| 2.4.2.3 阻燃评价 | 第43-44页 |
| 2.4.2.4 氧化性能 | 第44-45页 |
| 第三章 搅拌摩擦作用下TC4 双相组织演变机理及影响 | 第45-78页 |
| 3.1 引言 | 第45页 |
| 3.2 直接搅拌摩擦TC4 表面改性层的特征结构 | 第45-49页 |
| 3.2.1 表面宏观形貌及成因 | 第45-47页 |
| 3.2.2 单道次搅拌区宏观结构 | 第47-48页 |
| 3.2.3 搅拌区典型微观组织 | 第48-49页 |
| 3.3 搅拌摩擦作用下TC4 改性层的宏观成形机理 | 第49-50页 |
| 3.4 搅拌摩擦热-力效应及其与工艺参数的关系 | 第50-56页 |
| 3.4.1 搅拌摩擦产热模型 | 第51-54页 |
| 3.4.2 搅拌摩擦机械力作用 | 第54-56页 |
| 3.5 不同工艺参数下搅拌区表面温度监测分析 | 第56-59页 |
| 3.5.1 加工区表面红外测温结果 | 第56-57页 |
| 3.5.2 加工峰值温度与工艺参数的关系 | 第57-58页 |
| 3.5.3 冷却速率与工艺参数的关系 | 第58-59页 |
| 3.6 主要工艺参数对改性层微观组织的影响 | 第59-67页 |
| 3.6.1 旋转速度n的影响 | 第59-62页 |
| 3.6.2 行进速度v的影响 | 第62-65页 |
| 3.6.3 一定λ值条件下的微观组织特征 | 第65-66页 |
| 3.6.4 主要工艺参数对α/β演变的影响规律 | 第66-67页 |
| 3.7 直接搅拌摩擦TC4 表面改性的α/β组织演变机理 | 第67-74页 |
| 3.7.1 热-力效应对α/β演变的作用 | 第67-71页 |
| 3.7.2 基于加工升-降温区的α/β演变机理 | 第71-74页 |
| 3.8 改性层硬度及耐磨性分析 | 第74-76页 |
| 3.8.1 硬度分析及组织强化机理 | 第74-75页 |
| 3.8.2 摩擦磨损性能分析 | 第75-76页 |
| 3.9 本章小结 | 第76-78页 |
| 第四章 介入氮气气氛搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第78-99页 |
| 4.1 引言 | 第78页 |
| 4.2 搅拌摩擦氮化层宏观形貌及表面物相 | 第78-79页 |
| 4.3 搅拌摩擦氮化层微结构分析 | 第79-87页 |
| 4.3.1 外表层氮化相微观形貌 | 第79-80页 |
| 4.3.2 氮化层结构梯度特征分析 | 第80-87页 |
| 4.4 改性层硬度梯度分析 | 第87页 |
| 4.5 钛合金搅拌摩擦氮化机理 | 第87-97页 |
| 4.5.1 气-固热吸附 | 第87-89页 |
| 4.5.2 搅拌摩擦过程对氮化的诱发效应 | 第89-91页 |
| 4.5.2.1 搅拌区组织的活化 | 第89-90页 |
| 4.5.2.2 搅拌区组织的迁移 | 第90-91页 |
| 4.5.3 两种重要的氮化相形成机制 | 第91-95页 |
| 4.5.3.1 高温塑性变形加速Ti/N反应扩散机制 | 第91-93页 |
| 4.5.3.2 固溶-析出机制 | 第93-95页 |
| 4.5.4 氮化层结构梯度特征的形成机理 | 第95-97页 |
| 4.5.4.1 氮成分浓度因素对不同层区结构特征的影响 | 第95-96页 |
| 4.5.4.2 搅拌头机械行为对不同层区结构特征的影响 | 第96-97页 |
| 4.6 本章小结 | 第97-99页 |
| 第五章 植入陶瓷颗粒搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第99-117页 |
| 5.1 引言 | 第99页 |
| 5.2 搅拌摩擦制备Ti Cp/TC4 改性层宏/微观结构的调控 | 第99-104页 |
| 5.2.1 改性层结构特征 | 第99页 |
| 5.2.2 工艺调控λ值对改性层结构的影响 | 第99-101页 |
| 5.2.3 工艺调控植粉量对改性层结构的影响 | 第101-104页 |
| 5.3 搅拌区Ti C颗粒的行为 | 第104-111页 |
| 5.3.1 颗粒的整体分散和微区弥散 | 第104-106页 |
| 5.3.2 颗粒的塑性变形 | 第106-109页 |
| 5.3.3 颗粒的破碎与细化 | 第109-111页 |
| 5.4 搅拌区Ti C颗粒与钛组织的相互作用机制 | 第111-114页 |
| 5.4.1 包覆和卷带 | 第111-112页 |
| 5.4.2 溶解和析出 | 第112-114页 |
| 5.5 改性层硬度分析 | 第114-115页 |
| 5.6 本章小结 | 第115-117页 |
| 第六章 引入塑性金属搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第117-159页 |
| 6.1 引言 | 第117页 |
| 6.2 引入金属Cu粉体搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第117-138页 |
| 6.2.1 改性层结构特征及组织分析 | 第117-125页 |
| 6.2.2 富β相区及Ti-Cu中间相的形成机理 | 第125-127页 |
| 6.2.3 改性层性能的评价 | 第127-133页 |
| 6.2.3.1 耐磨性能 | 第127-129页 |
| 6.2.3.2 阻燃性能 | 第129-133页 |
| 6.2.4 改性层阻燃机理分析 | 第133-138页 |
| 6.2.4.1 钛燃烧的热力学原因 | 第133页 |
| 6.2.4.2 绝热燃烧温度的比较 | 第133-135页 |
| 6.2.4.3 基于改性层组织特征的阻燃作用机制 | 第135-138页 |
| 6.3 引入金属Al粉体搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第138-143页 |
| 6.3.1 改性层结构特征及组织分析 | 第138-140页 |
| 6.3.2 改性层中间相颗粒的形成机理 | 第140-142页 |
| 6.3.3 改性层硬度分析 | 第142-143页 |
| 6.4 引入金属Al块体搅拌摩擦TC4 表面改性 | 第143-158页 |
| 6.4.1 基板表层Ti-Al合金化层区的结构特征 | 第143-148页 |
| 6.4.2 基板表层Ti-Al合金化层区的形成机理 | 第148-150页 |
| 6.4.2.1 产热机制 | 第148-149页 |
| 6.4.2.2 异种块体金属的机械混合 | 第149页 |
| 6.4.2.3 材料的塑性变形活化与加速反应扩散 | 第149-150页 |
| 6.4.2.4 分层现象与结构致密化 | 第150页 |
| 6.4.3 改性层的氧化防护机制 | 第150-158页 |
| 6.4.3.1 抗氧化性能的评价 | 第150-153页 |
| 6.4.3.2 热氧化过程中Ti-Al合金化层区的演变 | 第153-158页 |
| 6.5 本章小结 | 第158-159页 |
| 第七章 结论与展望 | 第159-162页 |
| 7.1 主要结论 | 第159-160页 |
| 7.2 全文主要创新点 | 第160页 |
| 7.3 研究展望 | 第160-162页 |
| 参考文献 | 第162-174页 |
| 致谢 | 第174-175页 |
| 在学期间的研究成果及发表的学术论文 | 第175-177页 |
