【摘要】：齒輪是常見的傳動零件之一,為延長其壽命,常要求材料兼具耐磨、抗蝕等性能。隨著工業(yè)進程的推進,均質(zhì)材料難以滿足零件現(xiàn)今綜合性能要求。將梯度涂層作為零件的工作層,可經(jīng)濟有效地提升齒輪壽命。熱擴滲技術(shù)不僅能在材料表面制備出具有冶金結(jié)合的滲層,還可根據(jù)所需性能的要求有針對性地選擇一種或多種擴滲元素調(diào)控性能。經(jīng)熱擴滲制備出的滲層,可有效改善材料的滲層組織及表面性能。本課題受國家自然科學基金面上項目“多元共滲FGM涂層齒輪性能分布調(diào)控及服役行為研究”(項目資助號:51575073)資助,以常見齒輪材料40Cr作為基材,利用電磁感應(yīng)加熱方式進行合金元素擴滲,目的是提升齒輪材料40Cr的綜合性能。對其組織和性能進行研究,并與傳統(tǒng)箱式爐進行對比,為齒輪表面改性技術(shù)的研究提供理論支持及技術(shù)參考。論文主要研究內(nèi)容如下:(1)總結(jié)了齒輪表面改性現(xiàn)有技術(shù),以熱擴滲工藝為主,探討了該工藝的實現(xiàn)手段以及國內(nèi)外研究狀況。(2)以40Cr鋼為研究對象,在不同溫度下利用感應(yīng)加熱在材料表面制備了滲Cr層,表征了組織和性能,分析了感應(yīng)加熱方式下Cr元素的相應(yīng)擴散機理。(3)分別利用箱式爐和感應(yīng)加熱方式,在40Cr表面擴滲制備了Al層,對比分析了不同加熱方式下滲Al層的組織、性能的差異。(4)利用箱式爐和感應(yīng)加熱方式,制備了Cr-Al共滲層,對比分析了滲層的組織,分析了不同加熱方式多元共滲元素擴散機理和滲層形成機制,對比分析了其性能的差異。研究結(jié)果表明,感應(yīng)加熱滲Cr工藝中,1000℃滲Cr層組織為珠光體和鐵素體,1300℃滲Cr層中出現(xiàn)粗大的柱狀晶;IHC-1000試樣較IHC-1300試樣具有更好的滲層結(jié)合力以及截面硬度梯度;兩種溫度滲Cr層厚度均在80μm左右,均能達到外硬內(nèi)韌的效果。滲Al工藝中,感應(yīng)滲Al層具有較厚層深,但致密性不如箱式滲Al層;兩種滲Al層中Al、Fe元素含量呈相反趨勢變化;箱式爐滲Al層具有更好的截面硬度、耐腐蝕性能以及表面粗糙度。Cr-Al共滲工藝中,感應(yīng)Cr-Al共滲試樣較箱式Cr-Al共滲試樣具有更好的組織性能,其中感應(yīng)Cr-Al共滲層層深較厚,接近362μm,滲層由表面柱狀晶、中間細珠光體區(qū)以及長條狀晶區(qū)組成;箱式爐在同等條件下制備的滲層效果較差,Cr元素在擴滲過程中受到抑制,且層深僅有20μm。Cr-Al共滲層能提高在NaCl水溶液以及(H_2SO_(4,)Na_2SO_4)水溶液中的耐腐蝕性,且感應(yīng)Cr-Al共滲層的耐NaCl腐蝕性約為基體的166倍,為箱式爐Cr-Al共滲試樣的4倍。在酸性介質(zhì)中,耐腐蝕性約為基體的77倍,箱式爐試樣的4倍。論文具有如下創(chuàng)新性:(1)采取粉末包埋法,用感應(yīng)加熱制備了滲Cr層,發(fā)現(xiàn)了隨著擴滲溫度增加,擴滲效果不同的現(xiàn)象,分析了不同溫度下Cr的擴滲機理差異。(2)利用感應(yīng)加熱設(shè)備及箱式爐加熱設(shè)備實現(xiàn)了包埋法滲Al工藝,系統(tǒng)研究了兩種加熱方式處理下滲Al層組織及性能的差異。(3)利用感應(yīng)加熱實現(xiàn)了Cr-Al共滲工藝,與箱式爐加熱對比,大幅度提高了滲層厚度和性能,詳細探討了不同工藝滲層形成機理差異。
【學位授予單位】：重慶理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG174.4

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 沈慶通;;《感應(yīng)加熱》介紹[J];熱處理;2017年05期

2 池上洋;李玉玲;姚纓英;張世堯;;單管感應(yīng)加熱自激振蕩電路改進[J];實驗技術(shù)與管理;2017年05期

3 沈慶通;;德國火山出版社出版《感應(yīng)加熱》[J];金屬加工(熱加工);2017年13期

4 沈慶通;;《感應(yīng)加熱》介紹[J];熱處理;2017年03期

5 沈慶通;;《感應(yīng)加熱》介紹[J];熱處理;2017年04期

6 潘春芳;項薔媛;;感應(yīng)加熱的方式及其應(yīng)用[J];中學物理;2014年01期

7 ;西安電爐研究所有限公司誠聘感應(yīng)加熱專有人才[J];工業(yè)加熱;2011年05期

8 ;西安電爐研究所有限公司誠聘感應(yīng)加熱專有人才[J];工業(yè)加熱;2011年06期

9 ;西安電爐研究所有限公司誠聘感應(yīng)加熱專有人才[J];工業(yè)加熱;2012年01期

10 ;西安電爐研究所有限公司誠聘感應(yīng)加熱專有人才[J];工業(yè)加熱;2012年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李曉海;李寶文;;新型感應(yīng)加熱用中頻電源[A];自動化技術(shù)與冶金流程節(jié)能減排——全國冶金自動化信息網(wǎng)2008年會論文集[C];2008年

2 楊曉光;汪友華;劉福貴;;三維有限元法在橫向磁通渦流感應(yīng)加熱中的應(yīng)用[A];全國電工理論與新技術(shù)學術(shù)年會（CTEE'2001）論文集[C];2001年

3 李宏;劉煥;;感應(yīng)加熱用中高頻電源技術(shù)的新進展[A];中國電工技術(shù)學會電力電子學會第八屆學術(shù)年會論文集[C];2002年

4 黃兵;;IH磁感應(yīng)加熱分析[A];《IT時代周刊》論文專版（第296期）[C];2014年

5 劉迎來;許彥;王高峰;聶向暉;豐振軍;趙金蘭;;小口徑感應(yīng)加熱彎管低應(yīng)力脆斷原因分析及控制措施研究[A];2015年全國失效分析學術(shù)會議論文集[C];2015年

6 李建國;張建霞;夏向東;;稀土催滲感應(yīng)加熱膏劑滲碳[A];一九九九年冀晉蒙豫魯鄂六省區(qū)機械工程學會學術(shù)研討會論文集（內(nèi)蒙古部分）[C];1999年

7 葉楓;姚海英;肖紅;馬志民;高桂航;;中間罐感應(yīng)加熱在特鋼連鑄上的應(yīng)用及其關(guān)鍵技術(shù)[A];2015連鑄裝備的技術(shù)創(chuàng)新和精細化生產(chǎn)技術(shù)交流會會議論文集[C];2015年

8 吳建敏;;感應(yīng)加熱重熔技術(shù)最新進展——真空/氣體保護氣氛感應(yīng)加熱重熔爐[A];第八屆中國鑄造協(xié)會年會論文集[C];2008年

9 許歡;王璽堂;王周福;馬妍;劉浩;;感應(yīng)加熱條件下碳熱還原合成CaB_6粉體的研究[A];第十九屆全國高技術(shù)陶瓷學術(shù)年會摘要集[C];2016年

10 韓勇;蒲春生;賈振旺;;感應(yīng)加熱注化學劑采油數(shù)學模型研究[A];第九屆全國滲流力學學術(shù)討論會論文集（二）[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 記者 陳青 通訊員 王冠慈;寶雞鋼管：感應(yīng)加熱“補白”X80厚壁彎管[N];中國石油報;2017年

2 ;感應(yīng)加熱還原煉鎂裝置[N];中國有色金屬報;2003年

3 ;QHeat長材和板帶感應(yīng)加熱系統(tǒng)介紹[N];世界金屬導(dǎo)報;2014年

4 成都 彭春梅薦;一種新型感應(yīng)加熱電飯煲[N];電子報;2014年

5 記者 吳夏炎邋岳雙才 通訊員 郭青;西氣東輸二線用X80感應(yīng)加熱彎管通過鑒定[N];中國石油報;2008年

6 江蘇 沈亦飛 董強;電磁爐一個機心帶多個感應(yīng)加熱線圈[N];電子報;2005年

7 江蘇 沈亦飛;電磁灶雙組感應(yīng)加熱線圈[N];電子報;2004年

8 江蘇 黃啟軍;KGPS型寬頻帶感應(yīng)加熱中頻爐的“怪病”[N];電子報;2007年

9 ;堅持質(zhì)量至上 踐行國家能源通道安全責任[N];中國石油報;2008年

10 記者 劉桂英邋通訊員 肖玉靜 趙巍;用智慧為西二線打造利器[N];中國石油報;2008年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 楊曉光;橫向磁通感應(yīng)加熱及其優(yōu)化問題的研究[D];河北工業(yè)大學;2004年

2 陳明祥;基于感應(yīng)加熱的MEMS封裝技術(shù)與應(yīng)用研究[D];華中科技大學;2006年

3 王新;低頻橫向磁通感應(yīng)加熱系統(tǒng)在無縫線路鎖定軌溫控制技術(shù)中的應(yīng)用性研究[D];北京郵電大學;2009年

4 龐玲玲;行波感應(yīng)加熱問題的研究及粒子群算法的改進[D];河北工業(yè)大學;2011年

5 劉浩;連鑄直軋電磁感應(yīng)補償加熱過程數(shù)值模擬技術(shù)的研究與開發(fā)[D];華中科技大學;2007年

6 于建英;橡塑類機械內(nèi)置式雙邊電磁感應(yīng)加熱關(guān)鍵技術(shù)研究[D];沈陽工業(yè)大學;2015年

7 陳兵芽;石蠟熱力學特性及其無纜驅(qū)動器研究[D];南昌大學;2008年

8 張春祥;磁性粒子的制備、表征及在熱塑性高分子材料感應(yīng)加熱中的應(yīng)用[D];南京理工大學;2010年

9 石偉;感應(yīng)加熱煤粉多級無油點火的試驗研究和數(shù)值模擬[D];浙江大學;2003年

10 李德軍;基于電磁感應(yīng)加熱的新一代鋼包自動開澆技術(shù)研究[D];東北大學;2013年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 孫浩;AZ80-0.2Y鎂合金半固態(tài)等溫加熱與感應(yīng)加熱組織演變研究[D];西南交通大學;2018年

2 韓碩;內(nèi)孔感應(yīng)加熱器的設(shè)計及其對大型筒體加熱溫度場影響的數(shù)值研究[D];青島科技大學;2018年

3 徐帥帥;大口徑厚壁管感應(yīng)加熱彎曲成形有限元模擬研究[D];西安石油大學;2018年

4 張雨晴;40Cr表面梯度層熱擴滲工藝及組織性能研究[D];重慶理工大學;2018年

5 陸文杰;30CrMnSiNi2A螺紋件局部感應(yīng)回火工藝模擬研究[D];南昌航空大學;2017年

6 李靜;厚壁件埋弧焊中頻感應(yīng)加熱焊后熱處理的多場耦合數(shù)值模擬[D];青島科技大學;2017年

7 黃化偉;電感應(yīng)加熱線圈優(yōu)化設(shè)計及變頻電源控制研究[D];東北大學;2015年

8 王文成;軋輥感應(yīng)加熱系統(tǒng)開發(fā)[D];天津大學;2012年

9 趙龍;密實型瀝青混凝土電磁感應(yīng)加熱自修復(fù)技術(shù)研究[D];重慶交通大學;2015年

10 夏松穎;注塑模組合式感應(yīng)加熱線圈控制系統(tǒng)研究[D];上海交通大學;2013年

本文編號：2721697