隨著內(nèi)燃機高速化、輕量化發(fā)展趨勢的持續(xù)推進,作為核心部件之一的活塞環(huán)也趨向于輕薄化。活塞環(huán)輕薄化對于內(nèi)燃機經(jīng)濟性和工作穩(wěn)定性都有一定的改善,但是同樣也面臨著工況復(fù)雜,工作環(huán)境惡劣,極易造成磨損問題。對于輕薄化的活塞環(huán),磨損問題尤甚。為了解決此問題,一些活塞環(huán)的表面處理技術(shù)應(yīng)運而生,如電鍍硬鉻、表層氮化、表層磷化、噴涂以及氣相沉積等,這些技術(shù)雖然能在一定程度上增加活塞環(huán)耐磨性,延長其壽命,但是這些工藝存在著一些缺點,如涂層材料脆性大,高溫穩(wěn)定性不夠好等。本文所研究的含納米孿晶結(jié)構(gòu)的鎳基合金涂層,具有較強的硬度以及良好的熱穩(wěn)定性,而適合應(yīng)用于活塞環(huán)表層,作為耐磨涂層,起到很好地減少磨損、延長活塞環(huán)壽命的作用。采用分子動力學(Molecular Dynamics-MD)模擬的方法,研究了納米孿晶結(jié)構(gòu)鎳基合金的硬度以及彈性模量的影響因素,運用控制變量法,依次分析了孿晶層厚度、合金元素組分比例、溫度對于模型硬度的影響關(guān)系。通過對模擬數(shù)據(jù)結(jié)果的分析發(fā)現(xiàn):孿晶層厚度對納米孿晶結(jié)構(gòu)鎳基合金涂層的力學性能有很大的影響,模擬結(jié)果表明:納米孿晶結(jié)構(gòu)最大可將其硬度提高5.72倍,彈性模量提高7.9124倍,即...

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題的研究背景及意義
    1.2 活塞環(huán)磨損與表面處理
        1.2.1 活塞環(huán)的磨損過程
        1.2.2 活塞環(huán)表面處理技術(shù)
    1.3 鎳基合金與納米孿晶
        1.3.1 鎳基合金簡介
        1.3.2 納米孿晶的特性與研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
2 分子動力學仿真原理與晶體缺陷分析方法
    2.1 分子動力學模擬的原理介紹
        2.1.1 分子動力學的基本原理
        2.1.2 勢函數(shù)
        2.1.3 有限差分算法
        2.1.4 分子動力學模擬的初始條件
        2.1.5 系綜的選取
        2.1.6 邊界條件
        2.1.7 時間步長
    2.2 納米壓痕仿真簡介
    2.3 晶體缺陷分析的技術(shù)手段
        2.3.1 分子動力學仿真與結(jié)果可視化
        2.3.2 晶體缺陷的提取和分析
    2.4 本章小結(jié)
3 鎳基合金表層力學性能的模擬研究
    3.1 孿晶層厚度對涂層力學性能的影響
        3.1.1 仿真模型的建立與仿真條件
        3.1.2 仿真數(shù)據(jù)的提取
        3.1.3 結(jié)果與分析
    3.2 合金組分比例對模型力學性能的影響
        3.2.1 仿真模型的建立與仿真條件
        3.2.2 仿真數(shù)據(jù)的提取
        3.2.3 結(jié)果與分析
    3.3 溫度對模型力學性能的影響
        3.3.1 仿真模型的建立與仿真條件
        3.3.2 仿真數(shù)據(jù)的提取
        3.3.3 結(jié)果與分析
    3.4 本章小結(jié)
4 鎳基合金中納米孿晶結(jié)構(gòu)變形機理的分子動力學模擬
    4.1 孿晶界強化效應(yīng)的納米壓痕過程模擬
        4.1.1 仿真模型的建立與仿真條件
        4.1.2 孿晶界的作用機理
    4.2 不同孿晶層厚度的變形機理分析
        4.2.1 仿真模型的建立與仿真條件
        4.2.2 不同孿晶層厚度模型的變形分析
    4.3 本章小結(jié)
結(jié)論
工作展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表學術(shù)論文情況
致謝



本文編號：3889475