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铸钢表面镍基陶瓷颗粒复合功能渗层制备与性能研究

作　者: 周游
导　师: 郝远；杨贵荣
学　校: 兰州理工大学
专　业: 材料学
关键词: 铸渗铸钢硬度热疲劳三点弯曲高温氧化摩擦磨损
分类号: TG174.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

导卫板是钢材轧制生产中的重要辅助设备,它主要用于诱导、夹持轧件(钢丝)顺利通过。导卫板的工作环境比较特殊,它在工作时与高温(1100℃)、高速(6m/s)轧件直接滑动接触,所以导卫板的磨损非常严重,因此对于导卫板材料进行改良和创新就显得尤为必要。本论文以导卫板为工业背景,采用铸渗工艺在45#铸钢表面制备Ni/Al2O3和Ni/WC复合渗层。在本论文中通过组织形貌分析、硬度测试、热疲劳实验、三点弯曲实验、高温氧化实验以及常温摩擦实验来考察铸渗法制备的复合渗层的耐摩擦磨损、高温热疲劳及高温氧化性能的好坏。结果表明：不同Al2O3、WC含量的复合渗层,渗层厚度1-2mm,渗层组织致密,结合良好。渗层的宏观硬度高于基体金属的硬度。渗层的显微硬度呈连续梯度变化,从表面到基体,硬度由高到低,显微硬度值在次表面层达到最大值。三点弯曲实验中,区别于纯基体,复合渗层的载荷-位移曲线上出现一平台。位移超过临界位移时,复合渗层上出现裂纹,随载荷增加而延展。形貌分析可知,复合渗层与基体结合良好。不同A1203含量的复合渗层断裂类型相同,基体金属的断裂方式为延性断裂,复合渗层为解理断裂。不同WC含量的复合渗层断裂类型相同,基体金属的断裂方式为延性断裂,复合渗层为解理断裂。Ni/Al2O3复合渗层的摩擦磨损性能受滑动线速度和载荷的影响。在一定载荷范围内,磨损率与法向载荷成正比；压力一定时,磨损率随滑动速度的增加而减少。Ni/Al2O3复合渗层的摩擦系数受线速度和载荷的影响,它随载荷的增加而降低：摩擦系数与滑动速度无关。在室温无润滑条件下,Ni/Al2O3复合渗层的磨损机理主要为粘着磨损、磨粒磨损和表面疲劳磨损。复合渗层经一定次数的热疲劳循环,表面出现微裂纹,同时伴随着氧化,微裂纹出现在渗层表面及渗层与基体的结合界面处。高温氧化实验中,不论渗层中WC含量多少或高温氧化时间的长短,复合渗层对基体都有一定保护作用,WC含量越小,渗层对基体的保护越好。

全文目录

摘要  7-8
Abstract  8-10
第1章绪论  10-24
  1.1 引言  10
  1.2 表面工程的发展  10-12
  1.3 表面工程的内容  12
  1.4 表面技术的分类  12-16
    1.4.1 表面涂镀技术  13-15
    1.4.2 表面合金化和掺杂技术  15-16
  1.5 铸渗的基本原理  16-17
    1.5.1 普通铸渗工艺  16-17
    1.5.2 离心铸渗工艺  17
    1.5.3 负压铸渗工艺  17
  1.6 国内外研究现状  17-20
    1.6.1 国外研究状况  17-18
    1.6.2 国内研究状况  18-19
    1.6.3 本课题组研究情况  19-20
  1.7 本论文研究的目的、意义及主要内容  20-24
    1.7.1 研究目的及意义  20-21
    1.7.2 硬质合金制作导卫板的可行性分析  21-22
    1.7.3 本论文的主要研究内容  22-24
第2章铸渗实验方案及性能检测  24-31
  2.1 材料的选择  24-26
    2.1.1 基体金属的选择  24
    2.1.2 铸渗剂的选择  24-26
  2.2 实验部分  26-28
    2.2.1 预制层的制备  26-27
    2.2.2 熔炼  27
    2.2.3 铸渗工艺  27-28
  2.3 性能检测  28-31
    2.3.1 微观表征  29
    2.3.2 硬度实验  29
    2.3.3 摩擦实验  29
    2.3.4 弯曲实验  29-30
    2.3.5 热疲劳实验  30
    2.3.6 高温氧化实验  30-31
第3章铸钢表面Ni/Al_2O_3复合渗层的组织与性能  31-51
  3.1 引言  31
  3.2 实验过程  31-32
    3.2.1 试样制备  31
    3.2.2 组织与性能测试  31-32
  3.3 结果与讨论  32-49
    3.3.1 微观组织与成分分析  32-35
    3.3.2 复合渗层的硬度  35-36
    3.3.3 复合渗层的三点弯曲性能  36-41
    3.3.4 金属基复合材料的摩擦磨损性能  41-49
  3.4 小结  49-51
第4章铸钢表面Ni/WC复合渗层的组织与性能  51-76
  4.1 引言  51
  4.2 实验过程  51
    4.2.1 试样制备  51
    4.2.2 组织与性能测试  51
  4.3 结果与讨论  51-74
    4.3.1 微观组织与成分分析  51-56
    4.3.2 复合渗层的硬度  56-57
    4.3.3 复合渗层的弯曲性能  57-62
    4.3.4 复合渗层的高温性能  62-74
  4.4 小结  74-76
结论  76-77
参考文献  77-81
致谢  81-82
附录 A攻读学位期间所发表的学术论文目录  82

铸钢表面镍基陶瓷颗粒复合功能渗层制备与性能研究

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