身管是火炮系統(tǒng)的主要部件,關系到武器的總體效能。身管的使用壽命受制于身管內膛表面的燒蝕程度,熱因素、化學因素和機械因素嚴重影響著燒蝕程度,降低三大因素對身管的影響是提高身管壽命的必要途徑。針對火炮身管的燒蝕因素,提出用Ti Al N薄膜防護炮鋼基體,減輕三大因素對身管的危害。采用材料性能測試與數(shù)值仿真相結合的方法,圍繞高溫氧化實驗、摩擦磨損實驗、熱-結構耦合仿真、摩擦磨損仿真展開,以期對身管防護涂層研究有所啟示。1)對身管和鍍膜身管進行了熱-結構靜力耦合分析。研究表明:溫度沿身管呈梯度分布,主要熱影響區(qū)小于1mm;溫度的最大值出現(xiàn)在與火藥氣體接觸的表面上,鍍膜身管最大溫度值較高;無鍍膜身管應力最大值出現(xiàn)在內表面,鍍膜身管應力最大值出現(xiàn)在鍍層與炮鋼的界面處。2)對比分析了Ti_0.70Al_0.30N薄膜與Ti_0.50Al_0.50N薄膜的氧化性能。研究表明:氧化前,兩種薄膜與炮鋼結合良好;氧化后,Ti_0.70Al_0.30N薄膜表面生成了鐵的氧化物,Ti_...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 火炮身管燒蝕機理
        1.2.1 熱因素的影響
        1.2.2 化學因素的影響
        1.2.3 機械因素的影響
        1.2.4 鍍層身管燒蝕的原因
    1.3 國內外對提高火炮身管壽命的研究
        1.3.1 Cr層對提高火炮身管壽命的研究
        1.3.2 Ta薄膜對提高火炮身管壽命的研究
        1.3.3 激光處理對火炮身管壽命影響的研究
    1.4 TiAlN薄膜及TiAlYN薄膜的研究現(xiàn)狀
        1.4.1 國外研究現(xiàn)狀
        1.4.2 國內研究現(xiàn)狀
    1.5 課題的主要研究內容和技術路線
第2章 實驗設備與樣品
    2.1 多弧離子鍍
    2.2 掃描電鏡
    2.3 X射線衍射
    2.4 摩擦磨損儀器
    2.5 樣品的制備
第3章 火炮身管的熱-結構耦合分析
    3.1 無鍍膜身管和鍍膜身管有限元模型的建立
    3.2 無鍍膜身管和鍍膜身管的有限元分析結果
        3.2.1 溫度場
        3.2.2 應力場
        3.2.3 應變場
    3.3 本章小結
第4章 Al含量對Ti_xAl_1-xN薄膜性能的影響
    4.1 原始薄膜的形貌與相的組成
    4.2 薄膜的氧化性能
        4.2.1 氧化動力學曲線
        4.2.2 氧化后薄膜的表面形貌
        4.2.3 氧化后薄膜的XRD圖譜
        4.2.4 氧化后薄膜的截面形貌
    4.3 元素擴散的影響
    4.4 本章小結
第5章 添加Y對鍍膜炮鋼氧化性能的影響
    5.1 薄膜的形貌
    5.2 薄膜的氧化性能
        5.2.1 薄膜的氧化動力學曲線
        5.2.2 氧化后薄膜的表面及截面形貌
        5.2.3 氧化后薄膜的XRD圖譜
        5.2.4 氧化后薄膜的截面形貌
    5.3 本章小結
第6章 TiAlN薄膜與TiAlYN薄膜的摩擦磨損性能
    6.1 磨痕形貌
        6.1.1 TiAlN薄膜的磨痕形貌
        6.1.2 TiAlYN薄膜的磨痕形貌
    6.2 TiAlN薄膜與TiAlYN薄膜的摩擦系數(shù)
    6.3 樣品的表面硬度
    6.4 摩擦的數(shù)值仿真
        6.4.1 有限元模型的建立
        6.4.2 數(shù)值仿真結果及分析
    6.5 本章小結
結論
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文和獲得的科研成果
致謝



本文編號：3869886