本文關鍵詞：液相脈沖放電制備Cr-C表面改性層及其滑動磨損特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：金屬碳化物作為一種硬質相常被用于改善金屬材料的耐磨性能,其中,鉻的碳化物以其高熔點、高硬度以及良好的耐摩擦學特性等優(yōu)越性能而受到人們的重視。液相脈沖放電沉積技術EDC(Electrical Discharge Coating Technology)是在傳統(tǒng)的電火花加工技術的基礎上發(fā)展起來的一種新的表面處理技術,其工作原理是利用脈沖放電產生的熱量使工具電極材料、液相介質分解物和工件熔融材料在工件表面發(fā)生復雜的物理化學反應形成強化涂層,從而提高工件表面性能,以往的研究多集中在TiC類金屬陶瓷涂層的制備與性能研究方面,采用液相脈沖放電沉積技術制備Cr-C表面改性層的研究還鮮見報道,本文通過設計正交實驗考察脈沖寬度、脈沖間隙、峰值電流等關鍵工藝參數(shù)對Cr-C表面改性層品質的影響規(guī)律,根據正交實驗結果優(yōu)化放電藝參數(shù),采用粉末冶金半燒結法制備專用工具電極,并采用最優(yōu)化工藝參數(shù)在45鋼基體表面制備出Cr-C表面改性層。使用金相顯微鏡、X射線衍射儀(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、能譜儀(EDS)等手段對所制備改性層的組織特征、相結構以及化學成分進行了分析和表征；利用顯微硬度計、涂層附著力劃痕測試儀、材料表面性能綜合測試儀等對改性層的力學性能及滑動磨損特性進行了檢測與分析。研究了改性層在常溫和高溫下的滑動磨損特性并與純鉻粉混合壓制半燒結體電極所制備的改性層進行了對比,探討了兩種不同電極成分所制備的改性層磨損性能的差異。所得出主要結論如下：1、通過正交實驗分析方法分別獲得了各因素對表面改性層的表面粗糙度、表面硬度和耐磨性的影響主次順序。通過多指標正交實驗綜合平衡法的分析,獲得了在綜合考慮改性層的表面粗糙度、表面硬度和耐磨性等三個指標下所得到最好性能的最佳參數(shù)組合,即峰值電流為9A,脈沖寬度為8μs,脈沖間隙為100μs。2、在優(yōu)化參數(shù)條件下,通過液相脈沖放電技術所制備的改性層得主要物相為Cr7C3相,同時含有少量的Fe-Cr和Cr相。Cr7C3相的選區(qū)電子衍射花樣圖譜展現(xiàn)出一系列明亮不連續(xù)的同心圓衍射環(huán),呈現(xiàn)出細小多晶組織所具備的特征,且Cr7C3晶粒尺寸為納米尺度。改性層表面平整,平均厚約20μm,硬度最高約為1550HV,且自表面至基體呈梯度減小趨勢。改性層與基體之間存在元素互擴散,改性層與基體為冶金結合狀態(tài),結合力高達93.5N。3、利用液相脈沖放電技術,通過兩種不同成分的專用電極所制備出來的金屬表面Cr-C改性層(基體材料為45鋼)進行摩擦磨損實驗對比,結果表明：(1)在載荷為30N條件下,改性層A的摩擦系數(shù)基本穩(wěn)定,磨損機制為輕微磨粒磨損；而改性層B摩擦系數(shù)則隨著時間增加而上升,磨痕表面出現(xiàn)了局部剝落；當載荷為50N時,A、B兩種改性層的摩擦系數(shù)和磨損量均隨著載荷的增加而增加,但改性層A的增加幅值明顯低于改性層B,改性層A的磨損機制為塑性變形和磨粒磨。改性層B的磨損機制為劇烈磨粒磨損并伴隨局部剝落。(2)溫度對兩種Cr-C改性層的摩擦系數(shù)影響顯著,摩擦系數(shù)隨溫度升高呈下降的趨勢。在600℃條件下改性層A的摩擦系數(shù)最低,僅為0.10。兩種Cr-C改性層的高溫摩擦系數(shù)的變化與改性層的磨損行為有關。改性層A在300℃時,改性層的磨損方式主要表現(xiàn)為輕微磨粒磨損；而450℃條件下,主要表現(xiàn)為由氧化引起的腐蝕磨損和輕微粘著磨損；600℃條件下則為主要為由氧化引起的腐蝕磨損和氧化膜的部分變形與脫落。而對于改性層B,在300℃時,改性層的磨損方式主要表現(xiàn)為磨粒磨損；而450℃條件下,主要表現(xiàn)為由氧化引起的腐蝕磨損；600℃條件下則為主要為由氧化引起的腐蝕磨損和粘著磨損。
【關鍵詞】：液相脈沖放電技術 Cr-C改性層 EDC電極 微觀組織結構 常溫滑動磨損 高溫滑動磨損
【學位授予單位】：廣東工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-25
• 1.1 研究背景及意義15-18
• 1.1.1 滲硼16
• 1.1.2 滲金屬16-18
• 1.2 液相脈沖放電沉積技術18-19
• 1.3 國內外研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 Cr-C改性層的制備方法20-23
• 1.4.1 物理氣相沉積21-22
• 1.4.2 化學氣相沉積22
• 1.4.3 熱噴涂22-23
• 1.5 主要研究內容及技術路線23-25
• 第二章 實驗材料、方法及設備介紹25-33
• 2.1 實驗材料25-26
• 2.1.1 基體材料25
• 2.1.2 電極材料25
• 2.1.3 液相介質25-26
• 2.2 實驗設備及儀器26-29
• 2.2.1 電極制備26-27
• 2.2.2 Cr-C改性層制備設備27-29
• 2.3 改性層的制備工藝29-30
• 2.4 改性層微觀組織表征與性能檢測30-33
• 第三章 Cr-C改性層實驗研究與工藝優(yōu)化33-48
• 概述33
• 3.1 液相脈沖放電技術制備Cr-C表面改性層的原理33-35
• 3.2 實驗設計35
• 3.3 實驗結果分析35-44
• 3.3.1 表面粗糙度分析35-37
• 3.3.2 改性層表面硬度分析37-39
• 3.3.3 改性層耐磨性分析39-44
• 3.4 最優(yōu)化參數(shù)下改性層性能研究44-46
• 3.4.1 改性層表面粗糙度45
• 3.4.2 改性層表面硬度測試45-46
• 3.4.3 改性層表面耐磨性測試46
• 3.5 小結46-48
• 第四章 Cr-C表面改性層的微觀組織結構及性能48-55
• 概述48
• 4.1 改性層表面、截面形貌及截面元素分布48-49
• 4.2 Cr-C改性層的物相分析49-50
• 4.3 TEM分析50-52
• 4.4 改性層的截面硬度分布52-53
• 4.5 改性層的結合力53-54
• 4.6 小結54-55
• 第五章 Cr-C改性層的常溫滑動摩擦磨損性能55-67
• 概述55
• 5.1 摩擦磨損實驗設計55-56
• 5.1.1 摩擦副的選擇55-56
• 5.1.2 實驗設備與方案56
• 5.2 摩擦系數(shù)分析56-58
• 5.3 磨損量分析58-60
• 5.4 改性層磨損機制研究60-65
• 5.5 小結65-67
• 第六章 Cr-C改性層的高溫性能67-79
• 概述67-68
• 6.1 改性層高溫摩擦磨損實驗研究68-69
• 6.1.1 摩擦實驗裝置及實驗方案68-69
• 6.1.2 實驗步驟69
• 6.2 改性層高溫磨損結果分析69-77
• 6.2.1 改性層摩擦系數(shù)分析69-71
• 6.2.2 改性層磨損量分析71-72
• 6.2.3 改性層磨痕形貌分析72-77
• 6.3 小結77-79
• 結論79-80
• 參考文獻80-84
• 攻讀學位期間發(fā)表論文84-86
• 致謝86

【參考文獻】

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本文編號：499304