本文關鍵詞：不同冷卻條件下磁場對堆焊層組織及性能的影響

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【摘要】：隨著材料科學與工業(yè)技術的快速發(fā)展，資源的日益缺乏成為當今時代面臨的巨大問題，材料的質量和使用壽命成為各行業(yè)關注的焦點，而材料磨損是生產(chǎn)過程中的主要破損形式，危害非常大。據(jù)相關的調查顯示，在建筑行業(yè)，采礦業(yè)，機械制造，冶金業(yè)等各個行業(yè)，直接因為磨損導致失效的材料就達到了近千萬噸，再加上因磨損失效造成的機械故障和零件損壞更是對產(chǎn)量等經(jīng)濟效益造成了巨大的損失。為了提高材料的耐磨性，并有效地降低生產(chǎn)成本來節(jié)約經(jīng)濟資源，對鐵基耐磨合金堆焊參數(shù)及影響機理的研究是非常必要的。除此之外，為了提高焊接接頭的力學性能，改變材料內(nèi)部晶粒結構和晶粒生長方向，在焊接過程中引入縱向直流磁場和降溫水槽，研究水冷和磁場不同的參數(shù)配比下的堆焊層，通過對比組織和性能，來選擇合適的焊接條件。實驗以Fe5合金粉末為原材料，在等離子弧堆焊過程中引入縱向直流磁場，，在工件下方引入降溫水槽。焊后，利用濕砂磨損試驗機、光學顯微鏡、掃描電鏡、X射線衍射分析儀和硬度計等實驗設備對堆焊層進行硬度、磨損性及顯微組織的影響規(guī)律進行檢測分析，從而得到滿足要求的焊接材料。 實驗結果顯示，在磁場和水冷共同作用下的堆焊層內(nèi)部晶粒結構發(fā)生顯著變化。形成的細小柱狀晶能減少結晶裂紋、提高力學性能，使堆焊層具有很高的硬度和耐磨性。這是因為外加磁場可以改變焊接過程中的電弧形態(tài)，也就影響了熔池形態(tài)和焊縫成型；通過電磁攪拌作用，改善堆焊層組織，減少偏析，細化晶粒，提高堆焊層的性能；而水冷卻可以加速熔池凝固，使晶粒朝著散熱方向定向凝固。在本文的實驗條件下，最佳實驗參數(shù)為堆焊電流160A，外加縱向直流磁場電流為3A，有水冷卻，這種情況下，堆焊表面的洛氏硬度為HRC63.4，濕砂磨損量為0.0815g。
【關鍵詞】：鐵基合金 直流縱向磁場 等離子弧堆焊 冷卻條件
【學位授予單位】：沈陽工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG455
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-19
• 1.1 研究背景10
• 1.2 表面強化技術的概況10-13
• 1.2.1 表面強化技術作用及分類10-11
• 1.2.2 等離子弧熔覆技術11-12
• 1.2.3 激光熔覆技術12-13
• 1.2.4 手工電弧堆焊技術13
• 1.3 耐磨堆焊的發(fā)展現(xiàn)狀13-15
• 1.3.1 耐磨堆焊合金種類13-14
• 1.3.2 堆焊層中硬質相選擇和形成方式14
• 1.3.3 Fe-Cr-C 系堆焊合金14-15
• 1.4 等離子堆焊技術的特點15-16
• 1.5 堆焊層的磨損機理16-17
• 1.5.1 堆焊層的應用16
• 1.5.2 硬質合金耐磨損性能16
• 1.5.3 基體組織耐磨損性能16-17
• 1.6 外加磁場對焊接過程的影響17-19
• 1.6.1 外加磁場對電弧形態(tài)的影響17
• 1.6.2 外加磁場對焊接熔池形態(tài)的影響17
• 1.6.3 外加磁場對焊縫組織的影響17-18
• 1.6.4 磁場作用等離子堆焊技術18-19
• 第2章 試驗材料、方法及設備19-29
• 2.1 實驗材料19
• 2.2 實驗設備及儀器19-21
• 2.2.1 主體實驗設備19-20
• 2.2.2 本次試驗主要設備及儀器20-21
• 2.3 實驗步驟及方法21-29
• 2.3.1 實驗準備21
• 2.3.2 堆焊試驗21-22
• 2.3.3 縱向磁場的引入22-23
• 2.3.4 水冷裝置的設置23-24
• 2.3.5 硬度試驗24-25
• 2.3.6 濕砂磨損實驗25-26
• 2.3.7 沖擊磨料磨損試驗26
• 2.3.8 金相實驗26-27
• 2.3.9 掃描電鏡和能譜試驗27
• 2.3.10 X 射線衍射試驗27-29
• 第3章 水冷條件下堆焊電流的選擇及水冷對堆焊組織的影響29-41
• 3.1 堆焊層中的物質29-30
• 3.1.1 熔池中可能生成的物質29
• 3.1.2 堆焊層中的碳化物29-30
• 3.2 堆焊層的物相組成30-33
• 3.2.1 堆焊層的 X 射線衍射分析30-31
• 3.2.2 堆焊層的能譜分析31-33
• 3.3 水冷條件下堆焊電流的選取33-37
• 3.3.1 電流對堆焊層成形性的影響33-34
• 3.3.2 電流對堆焊層組織的影響34-35
• 3.3.3 電流對堆焊層物相的影響35-37
• 3.4 水冷對于堆焊層的影響37-41
• 3.4.1 有無水冷條件下的顯微組織對比37-38
• 3.4.2 有無水冷條件下的 XRD 衍射分析38-40
• 3.4.3 不同冷卻水流量下的堆焊層組織對比40-41
• 第4章 磁場電流對水冷條件下堆焊層組織性能的影響41-52
• 4.1 不同磁場對堆焊層組織性能的影響41-48
• 4.1.1 不同磁場下堆焊層的顯微組織41-43
• 4.1.2 不同磁場下堆焊層的硬度對比43-45
• 4.1.3 不同磁場下堆焊層的耐磨料磨損性對比45-47
• 4.1.4 不同磁場下堆焊層的耐沖擊磨料磨損性對比47-48
• 4.2 磁場對堆焊層組織形核的影響48-52
• 4.2.1 外加磁場對熔池的攪拌作用48
• 4.2.2 磁場對于相變能量場的影響48-52
• 第5章 結論52-53
• 參考文獻53-56
• 在學研究成果56-57
• 致謝57

【參考文獻】

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本文編號：1071826