A100基金属复合材料的制备及摩擦学性能研究

来源 :江苏大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuliao2011
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
A100钢(Aermet100)具有高的强度、韧性,超强抗热疲劳和二次硬化等性能,是一种性能优异且拥有广泛用途的材料。然而在实际过程中,当材料作为热轧无缝钢管顶头或传动件在高磨损、高应力的环境下服役时,会出现严重的磨损、开裂、氧化以及粘附等现象,影响了生产效率,增加生产成本。可以通过提升材料自身的力学、摩擦学性能以及后续热处理工艺对其进行改善。本文以A100钢为基体材料,添加10%、17%、23%W6Mo5Cr4V2高速钢,调整A100钢中合金元素的比例,利用气雾化法制备出优异性能的Fe-Ni-Co-W-Mo-Cr-V合金粉末,采用粉末冶金法制备力学、摩擦学等性能具佳的W6Mo5Cr4V2/A100金属复合材料,利用热处理工艺进一步提升复合材料的力学性能,从而提高材料的耐磨性,并探讨其磨损机理,主要研究内容如下:(1)在气雾化压力为3MPa、5MPa、7MPa,熔炼温度为1535℃下,制备Fe-Ni-Co-W-Mo-Cr-V合金粉末,研究不同雾化压力下粉末的形貌、粒度、松装密度以及流动性。结果表明,提高雾化压力,可以获得更多的细粉,但是细粉增加,复合粉末中卫星球的数量也随之增多,球形度变差,流动性及松装密度都在下降。设置气压为3MPa,可获得89%的细粉,粉末的形貌最好,球形度较高,对比不规则的粉末颗粒可获得更大的填充空间,因而在压制时,试样可获得更好的密度,脱模后的弹性后效也较小,且此时粉末的松装密度最高为3.43g·cm-3,安息角为39.6度(流动性好),有利于后期试样的制备。(2)A100钢为基体材料,W6Mo5Cr4V2高速钢的含量分别为10%、17%、23%,并添加15%的Cu元素,采用粉末冶金法制备W6Mo5Cr4V2/A100复合材料。结果表明,加入的高速钢与基体生成新相,可以细化材料的晶粒,提高材料的硬度与耐磨性,当含量为17%时,碳化物颗粒最为细小,试样的性能较佳,其硬度为516.2HV,韧性为58.1MPa·m1/2,摩擦系数为0.22,磨损率为2.454×10-5mm~3·N-1m-1,此时材料在摩擦过程中极易形成稳定且完整的润滑膜,且表层出现含W、V元素的新金属化合物,提高了基体对润滑磨得承载力,使材料的耐磨性提高。(3)为了进一步提升W6Mo5Cr4V2/A100材料的摩擦学性能,本文制定了不同的热处理工艺。首先在850℃、885℃、920℃和950℃,1h油淬+深冷+510℃,5h回火,随着淬火温度的升高,材料中残余奥氏体的含量先下降后上升,当温度为885℃含量最低,且晶粒细小,均匀;其次在885℃,1h油淬+深冷+445℃、485℃、510℃和550℃,5h回火,随着回火温度的升高,回火马氏体逐渐析出,转变为铁基固溶体和碳化物,当温度为510℃时,材料的各项性能最佳。最终材料在885℃,1h油淬+液氮深冷+510℃,5h回火后,具有最佳的力学性能(硬度为633.72HV,韧性为124.60MPa·m1/2)以及耐磨性能,摩擦系数为0.18,磨损率为0.570×10-5mm~3·N-1m-1,比热处理前降低了4倍多,对比试样磨痕的微观形貌分析,磨损机理主要为磨粒磨损和氧化磨损。
其他文献
三维五轴激光切割系统凭借其高效率、高精度、高适应性等特点,在汽车零部件、航空航天、模具等行业有着广泛的应用。但由于高性能三维五轴激光切割系统相关技术一直被国外设备制造商封锁,国内在该领域缺乏相应的设计方法与经验,导致国产同类产品存在着结构设计不合理、强度不足或过高、加工工艺落后等问题。因此,研发出拥有完全自主知识产权的三维五轴激光切割系统,不仅能加快我国激光加工装备和产业的发展,更能保持中国制造业
经典的微积分理论对于研究光滑的规则的函数是很好的工具,而那些不光滑不规则的函数不能得到很好的解决,这种函数在以前认为是不值得被研究的,但是随着时间的推移,发现对于不光滑和不规则的函数可以而且非常有必要对其进行详细的数学描述及性质探究,因此分形插值函数应运而生.近年来分形插值理论在函数构造、维数计算以及性质分析等方面的研究得到了许多好的结果,但是分形插值函数由于其本身具有一定的局限性,对于大部分不规
金属塑料复合板材同时具有金属和塑料的优点,是一种具有高强度、抗冲击、耐磨损等性能的复合材料,能在特殊工况条件使用,应用前景十分广泛。本文通过对金属塑料复合板材的塑料流变学和摩擦磨损进行理论分析,以摩擦磨损性能为目标,通过对金属塑料复合板材压制成型,并对成型工艺进行优化分析,最终得到了摩擦磨损性能优越的金属塑料复合板材。本文的主要研究总结如下:(1)通过对摩擦磨损的物理理论和化学理论的分析,确定将聚
形状记忆合金是目前智能材料的典型代表,增材制造则被誉为21世纪具有颠覆性的先进制造技术,采用增材制造制备形状记忆合金及其构件,在“3D打印”的基础上增加了第四个维度,成为智能材料制备领域中极具发展潜力和前景的研究主题。然而,采用增材制造制备形状记忆合金时,会造成合金较为严重的记忆功能损失。针对这一问题,本文提出“以微纳粉芯丝材作为增材制造记忆合金用材,发挥高沸点外皮包覆低沸点粉芯进而降低合金元素烧
本文主要聚焦于碳材料纳米流体在直接吸收式太阳能集热器中的光热利用。纳米流体的基液为去离子水,纳米材料分别为氧化石墨烯(GO)和MXene Ti3C2。GO具有优异的导热性、亲水性和分散性,而MXene Ti3C2则具有比表面积大、导电性优异、吸光性强和亲水性好等优点。两种纳米流体均采用“两步法”制备,通过分光光度计研究其光吸收性能,并设计了正向和反向辐照两种光热实验对上述纳米流体的光热转化性能进行
控制农产品中的农药残留,已成为关系人民生命健康的重要民生问题。如何快捷、有效、高灵敏地从农产品中检测农药残留,是保证生命健康和食品安全的重要研究课题。目前已有的检测技术方法存在检测步骤繁琐、检测时间长以及检测精度不高等不足。太赫兹光谱因具有穿透性、安全性以及指纹峰唯一等特征,在物质鉴别领域有独特优势。本文将数值研究和实验研究结合,研究了太赫兹超材料器件的设计,并分析了其性能和传感机理。在此基础上,
钢板仓是一种在农业、工业等领域被大量使用,常用作粒状、粉状、液体等物料储藏的立式仓储容器。螺旋式钢板仓具有生产自动化程度高、密封性好、重量轻、强度高等特点,是如今最先进的一类钢板仓。目前国内普遍使用80年代从德国引进仿制的40型螺旋式钢板仓成形设备,可加工最大钢板厚度为4mm、最大直径30m、高度16m的螺旋式钢板仓。为了突破该技术瓶颈,本文根据其生产技术要求,完善了成形工艺,并进行了大量数值模拟
水分是限制河北平原小麦生产的主要因素之一,小麦集约化生产所用灌溉水主要为地下水,过度抽取地下水进行灌溉导致地下水位逐年下降,为维持较高产量和地下水可持续利用,对不同限水灌溉处理小麦耗水特性及微生物群落特征进行分析,为提高该区域水分利用效率提供科学决策依据。本研究于2018-2020年在河北省邯郸市曲周县第四疃镇李庄村(36°86’N,115°02’E,平均海拔39.6 m)进行。选用济麦22(J2
超大规模集成电路的发展,使得终端产品具有高集成、低能耗、高速度等特点,集成电路特征尺寸的进一步减小对器件结构提出更高的要求,SOI(Silicon-on-Insulator)器件比原有的体硅器件电学性能好、抗干扰性能好、运行速度快且集成密度高。SON(Silicon-on-Nothing)结构是指硅在高温退火过程中形成于空腔上的单晶硅膜,与SOI器件结构相比,SON结构的电学性能更好并且散热性能良
近年来,钢管混凝土结构被广泛应用于桥梁、车站、商业建筑等工程领域,且取得了较好的成效。其中,空心钢管混凝土柱因其截面形式的工程需要和独特的力学性能而备受关注。空心钢管混凝土在轴压作用下常出现外钢管局部屈曲破坏。为提高结构的承载能力,在空心钢管混凝土结构外包裹玻璃纤维复合材料,构造一种新型的复合结构,有望改善其力学性能。目前,对于此类构件的相关试验和数值模拟成果鲜见。本文基于内聚区模型(CZM)研究