【摘要】：海洋動力系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件是海水液壓泵,其內(nèi)部含高速重載摩擦副,摩擦副常因腐蝕與磨損造成失效,直接影響整個(gè)動力系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)。針對摩擦副的腐蝕與磨損失效問題,本文采用低溫離子滲硫技術(shù)和激光熔覆技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合處理方法制備耐磨耐蝕的固體自潤滑涂層。通過對滲硫?qū)有纬蛇^程的研究,建立激光熔覆低溫離子滲硫的物理模型,將超聲滾壓表面納米化技術(shù)加入到此復(fù)合處理技術(shù)中,研究制備兼具厚度和均勻性的固體自潤滑涂層的方法。采用SD-Ni55粉在45鋼表面進(jìn)行激光熔覆,將激光熔覆試樣放在低溫離子滲硫爐內(nèi)保溫不同的時(shí)間,結(jié)合XPS刻蝕分析,建立激光熔覆低溫離子滲硫?qū)有纬傻奈锢砟Ｐ?實(shí)驗(yàn)分析表明,激光熔覆低溫離子滲硫復(fù)合層的形成分為離子的離解與重新結(jié)合,硫化物的吸附與沉積兩個(gè)主要過程。離子滲硫過程中,灰黑色的硫化物優(yōu)先在晶界處形核,形成島狀組織,島狀組織彼此連接合并形成網(wǎng)狀組織,網(wǎng)狀組織橫向長大的同時(shí)縱向累積,形成滲硫?qū)?低溫離子滲硫保溫時(shí)間過長時(shí),在離子轟擊的作用下,滲硫?qū)訒霈F(xiàn)凹坑、裂紋,還可能發(fā)生部分脫落,過量的活性S與Fe、FeS反應(yīng),生成不利于自潤滑性能的FeS2。采用自制的超聲滾壓納米化裝置處理激光熔覆層后,其晶粒尺寸達(dá)到26.10 nm。XPS刻蝕分析表明,納米化激光熔覆滲硫?qū)优c未納米化激光熔覆滲硫?qū)酉啾?Fe含量明顯增加,由35.53%增加到52.73%,其余元素含量變化不大。豐富的Fe含量有利于FeS的生成,抑制FeS2的產(chǎn)生,納米化激光熔覆滲硫?qū)覨eS含量高于未納米化激光熔覆滲硫?qū)�。XRD物相分析表明,納米化激光熔覆滲硫?qū)优c未納米化激光熔覆滲硫?qū)拥奈锵嘁恢?不同的只是各物相的相對含量。納米化激光熔覆滲硫?qū)痈又旅芫鶆?邊緣效應(yīng)小。納米化激光熔覆層硬度為58HRC,比原始激光熔覆層硬度高5 HRC,搭接區(qū)和焊縫硬度分布均勻,納米化處理使得激光熔覆層表面粗糙度分布均勻,納米化處理后,在激光熔覆層上滲硫,可以得到約10μm厚的滲硫?qū)?并且此滲硫?qū)有阅芰己�。摩擦磨損實(shí)驗(yàn)表明,相同的干摩擦條件下,納米化激光熔覆滲硫?qū)拥哪Σ料禂?shù)為0.45,明顯小于未納米化激光熔覆滲硫?qū)拥哪Σ料禂?shù),磨損30min時(shí),納米化試樣滲硫?qū)拥哪p失重為0.8mg,未納米化試樣滲硫?qū)拥哪p失重為1.2mg。納米化試樣滲硫?qū)拥哪ズ蹖挾群蜕疃纫矞p小,其中效果最明顯的是納米化處理激光熔覆滲硫?qū)釉谟蜐櫥瑮l件下的摩擦磨損試驗(yàn),其磨痕寬度僅為0.447 mm,深度為1.56μm。
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 硫碳氮共滲也叫滲硫軟氮化，或硫氰共滲。它與硫氮共滲層相似，外層主要是摩擦系數(shù)小，抗咬合能力，抗擦傷能力與耐磨性好，滲層的里層是硬度高的滲氮共滲層，起支撐作用，耐磨性好；不同的是碳氮共滲是在硬氮化的基礎(chǔ)上發(fā)，與一般硬氮化工藝相比，共滲層硬度較低，脆性減少[48]。張君和何杰等[49,50]分別對冷作模具鋼 Cr12MoV 和柴油機(jī)缸套進(jìn)行了 S-C-N 復(fù)圖 1-1 所示是缸套經(jīng) S-C-N 復(fù)合處理技術(shù)處理后復(fù)合層在含硫添加劑潤滑下進(jìn)學(xué)性能研究。由圖可看出，復(fù)合滲層不僅保持了各自單元滲的特點(diǎn)，而且復(fù)合摩擦系數(shù)和體積磨損量都較原來有明顯降低。胡春華等[51,52]利用 S-C-N 復(fù)合處分別在 Cr-Mo-Cu 合金鑄鐵表面和 SiCrMoCu 合金鑄鐵表面形成固體潤滑涂層等[53]對 13Cr4Mo4Ni4VA 鋼進(jìn)行了真空滲碳、復(fù)合硬化及離子滲硫處理，制備度結(jié)構(gòu)的表面層。得到的復(fù)合硬化 13Cr4Mo4Ni4VA 鋼表面超硬(>70 HRC)，，不同深度的離子滲硫?qū)?基于滲碳層或復(fù)合硬化層)都具有良好自潤滑性能。
文內(nèi)圖片：
圖片說明： 氧化物迅速而大量生成提供了可能，氧化物與硫化物共同作用進(jìn)一步提高了金性[54]。楊國俊等[55]對噴油泵零件及測量頭、工裝芯軸等零件進(jìn)行低溫離子滲硫處理(LGM)，有效的減小了零件的摩擦系數(shù)，開辟了一條低成本制備固體自潤途徑。） S-Mo 離子共滲S-Mo離子共滲技術(shù)多應(yīng)用于鈦合金表面，旨在解決鈦合金耐磨性差以及易發(fā)生點(diǎn)。在Ti6Al4V合金表面制備滲鉬層，滲鉬層中Ti與Mo形成的是置換固溶體，MoTi相的出現(xiàn)使得材料的硬度值有了較大的提高，可達(dá)700 HV[56]。鄭文鵬和田曉東等[57,58]分別研究了在 Ti6Al4V 合金表面滲硫滲鉬的工藝和摩。他們先在 TC4 鈦合金表面沉積 Mo 耐磨涂層，再在 650℃進(jìn)行滲 S 處理，研明：涂層主要由 Mo 和 MoS2組成，滲 Mo 滲 S 復(fù)合涂層表面形成相主要為 M還有少量的Mo2C 和 Ti2S 相，見圖 1-2。滲 Mo 滲 S 涂層的磨損速率約為 TC4 的 1
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(華東)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4

【參考文獻(xiàn)】

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2 田曉東;王利捷;鄭文鵬;;TC4鈦合金表面輝光離子滲Mo滲S復(fù)合處理涂層的組織和摩擦學(xué)性能[J];表面技術(shù);2013年02期

3 鄭文鵬;田曉東;王利捷;唐美靜;;Ti6Al4V鈦合金表面制備二硫化鉬復(fù)合涂層工藝研究[J];熱加工工藝;2013年04期

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5 王東生;田宗軍;沈理達(dá);黃因慧;;激光熔覆技術(shù)研究現(xiàn)狀及其發(fā)展[J];應(yīng)用激光;2012年06期

6 萬盛;韓彬;王勇;薛敏鵬;;激光相變硬化-離子滲硫復(fù)合改性層的性能[J];金屬熱處理;2012年01期

7 司洪娟;徐濱士;王海斗;馬國政;;FeCrBSi/FeS層真空輻照環(huán)境下的組織結(jié)構(gòu)與摩擦學(xué)性能研究[J];真空科學(xué)與技術(shù)學(xué)報(bào);2011年05期

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10 馬國政;徐濱士;王海斗;司洪娟;;表面納米化預(yù)處理對1Cr18Ni9Ti不銹鋼滲硫?qū)幽Σ翆W(xué)性能的影響[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2011年11期

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3 易小勇;復(fù)合固體潤滑膜的試驗(yàn)研究[D];江蘇大學(xué);2010年

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本文編號：2513992