本文關鍵詞：擠出機螺桿表面耐磨自潤滑涂層的激光制造工藝與機理研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：螺桿在長時間的高溫、高壓、高機械扭力及摩擦環(huán)境下工作,容易失效甚至報廢。螺桿磨損造成重大經濟損失。若能減緩螺桿磨損、提高擠出機的使用壽命,將會顯著降低產品成本,帶來巨大經濟效益。激光加工技術可以對失效零部件進行表面性能改造,從而獲得耐磨、耐蝕、抗疲勞工作層。本文利用激光加工技術在螺桿用氮化鋼38CrMoAl表面制備耐磨自潤滑工作層。主要研究內容及結論如下:(1)探索了粉末配方為NiCr-CeO2-TiC-Cr3C2-V-MoS2的激光工藝參數(shù)及所制備工作層的物相組成、顯微組織、顯微硬度及摩擦磨損性能。涂層表面的顯微硬度平均值約為313.7HV,與基體的顯微硬度相當。涂層的平均摩擦系數(shù)為0.513,磨損量為58.561×10-3mm3,兩者性能均不如基體優(yōu)異。為了獲得具有優(yōu)異性能的工作層,必須進一步優(yōu)化粉末配方、激光工藝參數(shù)等,并且獲得各參數(shù)的最佳匹配。(2)研究了激光工藝參數(shù)對20NiCr-69Cr3C2-1CeO2-10MoS2涂層顯微結構、物相、顯微硬度及摩擦磨損性能的影響。涂層中含有奧氏體、碳化物和部分未溶解的MoS2顆粒;隨著掃描速度的提高,顯微組織由亞共晶組織轉變成過共晶組織,馬氏體含量及顯微硬度增加。最優(yōu)加工涂層(掃描速度為15 mm/s)的耐磨損性能是基體的29.76倍。激光加工涂層磨損表面形成的氧化膜有利于提高其耐磨損性能。此外,由于晶粒細化作用、固溶強化作用和韌性共晶相,涂層具有良好的強度和韌性,支撐和連結了增強碳化物和潤滑相,有利于提高其耐磨損性能。(3)為了研究溫度對涂層相結構穩(wěn)定性的影響,本文還對NiCr/Cr3C2-CeO2-MoS2和NiCr/Cr3C2-CeO2-WS2涂層進行了不同溫度下的長時間熱處理,并且對熱處理后激光加工涂層的組織和耐磨損性能及其形成機理進行了深入分析。主要結論如下:熱處理作用后,含有10 wt%MoS2的具有過共晶組織的涂層中生成了奧氏體;而含有20 wt%MoS2的具有亞共晶組織的涂層中奧氏體的體積分數(shù)減少;經熱處理之后,含WS2涂層的物相組成沒有發(fā)生明顯變化。對于所有的初始涂層來講,若涂層中主要物相為馬氏體時,熱處理之后,殘余奧氏體的含量增加;若涂層中主要物相為奧氏體時,熱處理之后,殘余奧氏體的含量降低。含10 wt%MoS2、10wt%WS2及20 wt%WS2涂層在室溫條件下的耐磨損性能最好。未溶解的MoS2、WS2及其周邊基體在載荷作用下的裂紋特性與涂層的顯微結構密切相關,其對涂層的磨損性能有很大影響。本文對塑料行業(yè)所用擠出機螺桿表面耐磨自潤滑涂層的激光制造工藝與機理進行了系統(tǒng)的研究,研究成果能夠豐富激光加工制造理論,為擠出機螺桿表面耐磨自潤滑涂層的粉末設計、工藝制定及耐磨機理提供一定的理論依據。
【關鍵詞】：螺桿 失效 激光加工 熱處理 摩擦磨損
【學位授予單位】：江蘇大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4;TG665
【目錄】：

• 摘要5-7
• abstract7-11
• 第一章 緒論11-22
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.2 擠出機螺桿概述12-13
• 1.3 擠出機螺桿的工作條件及用材分析13
• 1.4 擠出機螺桿的失效形式13-14
• 1.5 擠出機螺桿的再制造14-21
• 1.5.1 熱噴涂工藝14-15
• 1.5.2 等離子加工技術15-17
• 1.5.3 激光表面熱處理技術17-21
• 1.6 本論文主要研究內容21-22
• 第二章 試驗材料及方法22-30
• 2.1 試驗材料22-23
• 2.1.1 基體材料22
• 2.1.2 涂層粉末材料22-23
• 2.2 激光加工涂層的制備23-25
• 2.2.1 合金粉末的制備23
• 2.2.2 涂層的制備及其工藝參數(shù)23-25
• 2.3 顯微組織與結構分析25-27
• 2.4 顯微硬度分析27
• 2.5 涂層的摩擦磨損性能測試27-28
• 2.6 熱處理試驗設計28-30
• 第三章 粉末成分和激光工藝參數(shù)對耐磨自潤滑涂層組織及摩擦磨損性能的影響研究30-52
• 3.1 引言30
• 3.2 粉末成分對耐磨自潤滑涂層組織及摩擦磨損性能的影響分析30-38
• 3.2.1 試驗材料30
• 3.2.2 試驗方法30-31
• 3.2.3 實驗結果及分析31-38
• 3.3 工藝參數(shù)對耐磨自潤滑涂層組織及摩擦磨損性能的影響分析38-51
• 3.3.1 涂層的物相分析及顯微組織分析38-42
• 3.3.2 涂層的顯微硬度分析42-44
• 3.3.3 涂層中未溶解MoS_2加載后的破壞特性44-45
• 3.3.4 涂層的摩擦磨損性能研究45-51
• 3.4 本章小結51-52
• 第四章 熱處理對激光加工耐磨自潤滑涂層的組織及摩擦磨損性能影響研究52-73
• 4.1 引言52
• 4.2 熱處理對激光加工NiCr-Cr_3C_2 -CeO_2-MoS_2涂層的影響52-62
• 4.2.1 熱處理前后激光加工涂層物相及顯微組織分析52-55
• 4.2.2 熱處理前后激光加工涂層顯微硬度分析55-56
• 4.2.3 熱處理前后激光加工涂層中未溶解MoS_2加載后的裂紋特性分析56-58
• 4.2.4 熱處理前后激光加工涂層摩擦磨損性能研究58-62
• 4.3 熱處理對激光加工NiCr-Cr_3C_2-CeO_2-WS_2涂層的影響62-71
• 4.3.1 熱處理前后激光加工涂層物相及顯微組織分析62-65
• 4.3.2 熱處理前后激光加工涂層顯微硬度分析65
• 4.3.3 熱處理前后激光加工涂層中未溶解WS_2加載后的裂紋特性分析65-66
• 4.3.4 熱處理前后激光加工涂層摩擦磨損性能研究66-71
• 4.4 本章小結71-73
• 第五章 總結與展望73-76
• 5.1 研究工作的主要結論73-74
• 5.2 展望74-76
• 參考文獻76-84
• 致謝84-85
• 攻讀學位期間所獲科研成果85

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