發(fā)布時間：2017-11-02 07:32

  本文關鍵詞：結構耦元及其特征量對U71Mn鋼疲勞磨損性能的影響

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【摘要】：許多大中型重載運輸任務都是靠鐵路運輸完成的,因為其成本要比航空更低,速度比汽運更快。鐵路運輸系統(tǒng)中的零部件功能好壞直接影響運輸的效率和安全,鋼軌的性能越好,鐵路運輸的穩(wěn)定性就能對應地提高,運輸速度也會提升,鋼軌的使用壽命延長,更換新鋼軌的成本會降低。因此,整個鐵路運輸的效益與鋼軌的性能有著密切的聯系。鐵路提速,是對外展示我國鐵路運輸實力的一個標志,但是高速運行的火車會加重鋼軌的磨損,如何在惡劣條件下平穩(wěn)安全的完成運輸任務是各界學者關心和探討的話題。作為材料研究人員,我們希望采用各種方式,包括新材料,材料性能改進或者表面技術達到鋼軌耐磨損性能的提升。本課題組對不同材料進行的激光仿生耦合技術研究進行了很多年了,取得了一些成績。激光熔凝技術不需要改變材料的成分,通過高能量激光束照射材料表面發(fā)生淬火,鐵素體轉變?yōu)榧毿〉鸟R氏體,提高基體的強度硬度。通過前期大量實驗發(fā)現,仿生試樣的疲勞磨損性能隨著單元體的截面形態(tài)和結構發(fā)生變化,而單元體的形態(tài)和結構主要受到激光加工器的參數:激光頻率、電流、脈寬等影響。仿生單元體里面的馬氏體組織擁有較強的抗塑性變形能力,還能阻礙疲勞裂紋的擴展。本文主要研究單元體截面形態(tài)中的深度對仿生試樣耐磨性的影響。首先進行激光的參數優(yōu)化,前期制備了11組不同的激光參數,獲得11種深度的單元體。一、單元體形態(tài)和載荷一定時,單元體深度越大,其耐磨性越好;二、兩種深度的單元體組合實驗中,寬度差變化控制在5%范圍內能有效說明單元體縱向深度占主要影響因素,耐磨損性與排列方式有關系。深淺交錯組合后耐磨性提升。兩種排列方式都會在較淺單元體附近出現應力集中,局部出現更多的點蝕凹坑。深淺深排列在之間出現點蝕增多,深度凈差值為140μm時達到試樣的磨損最小值,其抗疲勞磨損能力最優(yōu)。三、三種深度交錯的仿生式樣中,單元體的深度差太大,最淺的單元體向基體以曲線形式傳遞的應力會增加,基體與單元體接觸區(qū)域產生的疲勞磨損破壞更明顯。兩種深度單元體組合的仿生式樣耐磨性三種深度單元體組合的仿生式樣單一深度仿生式樣未處理式樣。在實際應用中,為了操作方便,節(jié)省成本,建議采用兩種深度單元體交錯組合形式。
【關鍵詞】：仿生耦合 激光熔凝 結構耦元 深度結構尺寸
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1;TG115.5
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-28
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.2 鋼軌滾動接觸疲勞磨損14-22
• 1.2.1 滾動接觸疲勞磨損的破壞形式14-16
• 1.2.2 造成鋼軌滾動接觸疲勞磨損的原因16-18
• 1.2.3 鋼軌滾動接觸疲勞機理18-20
• 1.2.4 鋼軌滾動接觸疲勞預防措施20-22
• 1.3 激光仿生耦合理論及制備22-26
• 1.3.1 仿生學發(fā)展22-25
• 1.3.2. 激光仿生耦合技術25
• 1.3.3 激光仿生耦合在鋼軌疲勞磨損中的應用25-26
• 1.4 研究內容26-28
• 第2章 實驗方法及設備28-35
• 2.1 實驗材料28-29
• 2.2 試驗設計29-32
• 2.2.1 仿生耦合表面設計29-30
• 2.2.2 仿生耦合試樣尺寸30-31
• 2.2.3 激光加工系統(tǒng)31-32
• 2.3 性能測試32-33
• 2.3.1 顯微顯微硬度32
• 2.3.2 摩擦磨損測試32-33
• 2.4 微觀表征33-35
• 2.4.1 物相分析33-34
• 2.4.2 顯微組織分析34
• 2.4.3 磨損形貌分析34
• 2.4.4 有限元分析34-35
• 第3章 單一深度結構尺寸的單元體對U71Mn鋼疲勞磨損性能的影響35-52
• 3.1 引言35
• 3.2 激光參數優(yōu)化實驗35-37
• 3.3 單一深度單元體的顯微組織分析37-43
• 3.3.1 物相分析37
• 3.3.2 組織分析37-39
• 3.3.3 不同深度單元體的顯微硬度39-41
• 3.3.4 不同深度的單元體截面尺寸41-43
• 3.4 單一深度的單元體仿生試樣的磨損實驗結果分析43-45
• 3.4.1 單一深度單元體仿生試樣的磨損失重量43-44
• 3.4.2 單一深度單元體仿生試樣的磨損形貌44-45
• 3.5 單一深度結構尺寸的單元體仿生試樣磨損機理分理45-50
• 3.6 本章小結50-52
• 第4章 兩種混合深度結構尺寸的單元體對U71Mn鋼疲勞磨損性能的影響52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 實驗方案設計52-54
• 4.3 兩種深度組合的單元體仿生試樣磨損試驗分析54-59
• 4.4 兩種深度交錯的抗疲勞磨損機理59-64
• 4.4.1 淺深淺組合59-62
• 4.4.2 深淺深組合62-64
• 4.5 本章小結64-66
• 第5章 三種混合深度結構尺寸的單元體對U71Mn鋼疲勞磨損性能的影響66-74
• 5.1 引言66
• 5.2 實驗方案設計66-68
• 5.3 三種深度單元體組合的仿生試樣磨損試驗分析68-72
• 5.3.1 三種深度單元體組合的仿生試樣磨損失重量68-71
• 5.3.2 三種深度單元體組合的仿生試樣磨損形貌71-72
• 5.4 三種深度交錯的抗疲勞磨損機理72-74
• 第6章 結論74-75
• 參考文獻75-80
• 致謝80

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1 仝健民,李明義;材料的沖擊磨料磨損耐磨性及其疲勞磨損機制[J];機械工程材料;1993年03期

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3 初嘉鵬，，王其超;熱處理條件對鈦合金疲勞磨損性能的影響[J];大連輕工業(yè)學院學報;1995年01期

4 張志強;李國祿;王海斗;徐濱士;樸鐘宇;;基于聲發(fā)射原理監(jiān)測涂層疲勞磨損的研究[J];摩擦學學報;2012年01期

5 劉永p

本文編號：1130602