滲碳熱處理被廣泛用于提高齒輪等零件的表面硬度和耐磨性,同時(shí)保持心部良好的韌性。但傳統(tǒng)的滲碳受較高的滲碳溫度和較長(zhǎng)的滲碳時(shí)間的限制。稀土離子注入技術(shù)可以通過改變表面和界面的物理和化學(xué)性質(zhì)來(lái)改善材料性質(zhì)。表面納米化技術(shù)可以在各種金屬材料表面獲得納米晶微結(jié)構(gòu),該技術(shù)可以提高滲碳動(dòng)力學(xué),有效地實(shí)現(xiàn)低溫滲碳。本文采用表面納米化或離子注入作為齒輪鋼18Cr2Ni4W真空滲碳的前處理方法以促進(jìn)真空滲碳過程,最后對(duì)滲碳層噴丸強(qiáng)化,旨在提升齒輪鋼材料的接觸疲勞性能、彎曲疲勞性能和摩擦磨損性能。研究結(jié)果表明:采用超音速微粒轟擊技術(shù)在基材表面制備一層納米晶改性層,納米化處理240s為最佳工藝。隨納米化時(shí)間增加,基材表面的硬度提升最高達(dá)48.3HRC,納米化層厚度增加,表面粗糙度先增加后減小之后穩(wěn)定;納米晶改性層晶粒尺寸減小,微觀應(yīng)變和殘余壓應(yīng)力增大,但不改變?cè)冀M織的物相結(jié)構(gòu);離子注入La有效深度大約是60nm,以氧化鑭的形式存在于基材中,不會(huì)改變基材原始組織物相結(jié)構(gòu),基材表面平均納米硬度提高且摩擦系數(shù)降低。未經(jīng)前處理,滲碳溫度為920℃的滲碳層試驗(yàn)結(jié)果最佳。真空滲碳后的到的表面組織為板條馬氏體、碳化物和殘... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：113 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題背景與研究意義
    1.2 齒輪鋼18Cr2Ni4WA概述
    1.3 齒輪表面強(qiáng)化方法及研究現(xiàn)狀
        1.3.1 真空滲碳
        1.3.2 真空滲碳前處理方法
        1.3.3 真空滲碳后處理方法
    1.4 本課題研究?jī)?nèi)容
第2章 試驗(yàn)材料與研究方法
    2.1 試驗(yàn)方案
    2.2 試驗(yàn)材料
    2.3 試驗(yàn)制備方法
        2.3.1 超音速微粒轟擊表面納米化
        2.3.2 離子注入
        2.3.3 真空滲碳
        2.3.4 噴丸強(qiáng)化
    2.4 試驗(yàn)表征方法
        2.4.1 組織觀察及結(jié)構(gòu)分析
        2.4.2 力學(xué)性能測(cè)試
    2.5 本章小結(jié)
第3章 真空滲碳的前處理強(qiáng)化研究
    3.1 前處理工藝參數(shù)設(shè)計(jì)
        3.1.1 超音速微粒轟擊納米化工藝
        3.1.2 離子注入元素及工藝
    3.2 表面納米化后組織及結(jié)構(gòu)分析
        3.2.1 表面宏觀形貌及粗糙度
        3.2.2 表面三維形貌
        3.2.3 截面組織形貌
        3.2.4 表面物相組成
        3.2.5 硬度分布
    3.3 離子注入La后組織結(jié)構(gòu)及性能分析
        3.3.1 XPS分析
        3.3.2 表面物相組成分析
        3.3.3 表面納米壓痕測(cè)試
        3.3.4 摩擦系數(shù)分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 真空滲碳工藝及溫度研究
    4.1 真空滲碳工藝流程
    4.2 不同溫度下滲碳層金相組織研究
    4.3 不同溫度下滲碳層組織亞結(jié)構(gòu)分析
    4.4 不同溫度下滲碳層硬度分布
    4.5 不同溫度下滲碳層常溫摩擦磨損性能研究
    4.6 本章小結(jié)
第5章 改性真空滲碳強(qiáng)化層組織及性能研究
    5.1 改性滲碳層顯微組織分析
        5.1.1 金相組織觀察
        5.1.2 SEM形貌分析
        5.1.3 TEM形貌分析
    5.2 改性滲碳層物相結(jié)構(gòu)分析
    5.3 改性滲碳層的硬度分布
    5.4 改性滲碳層的常溫摩擦磨損性能分析
    5.5 改性滲碳層的100℃摩擦磨損性能分析
    5.6 改性滲碳層在特殊介質(zhì)下的摩擦磨損性能分析
    5.7 本章小結(jié)
第6章 真空滲碳后處理及改性滲碳層力學(xué)性能研究
    6.1 真空滲碳后處理噴丸強(qiáng)化研究
    6.2 復(fù)合強(qiáng)化層接觸疲勞研究
        6.2.1 接觸疲勞試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.2.2 接觸疲勞形貌分析
        6.2.3 接觸疲勞數(shù)據(jù)分析
    6.3 復(fù)合強(qiáng)化層彎曲疲勞研究
        6.3.1 彎曲疲勞試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.3.2 彎曲疲勞形貌分析
        6.3.3 彎曲疲勞數(shù)據(jù)分析
    6.4 復(fù)合強(qiáng)化層摩擦磨損研究
        6.4.1 摩擦磨損試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.4.2 摩擦磨損數(shù)據(jù)分析
    6.5 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間主要的研究成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
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碩士論文
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[2]高溫滲碳合金鋼組織與性能研究[D]. 牛婷婷.大連理工大學(xué) 2016
[3]ZrTiAlV合金雙輝等離子表面滲碳及其性能研究[D]. 席微.燕山大學(xué) 2013
[4]35鋼表面微納結(jié)構(gòu)制備及蒸發(fā)鍍鋁復(fù)合處理后的性能研究[D]. 王銳坤.廣東工業(yè)大學(xué) 2013
[5]低碳鋼表面納米化組織結(jié)構(gòu)及性能研究[D]. 史美霞.太原理工大學(xué) 2010
[6]真空滲碳控制中材料關(guān)鍵參數(shù)的測(cè)量和模擬軟件的開發(fā)[D]. 舒穎.上海交通大學(xué) 2009
[7]0Cr18Ni9鋼超音速微粒轟擊（SFPB）表面納米化機(jī)理與性能研究[D]. 劉忠良.西安理工大學(xué) 2008
[8]高能噴丸表面納米化后表面粗糙度和損傷的研究[D]. 楊磊.大連交通大學(xué) 2006
[9]7A04表面納米化及其對(duì)離子注入的影響[D]. 葉惠瓊.南京理工大學(xué) 2006
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本文編號(hào)：3181091