核級鋯合金廣泛應(yīng)用在水冷核反應(yīng)堆中堆芯結(jié)構(gòu)材料,這些結(jié)構(gòu)材料大部分是由熱擠壓工藝加工而成。但由于鋯合金在高溫環(huán)境中易被氧、氮、氫等污染,在熱加工時易粘模具,因此對核級鋯合金潤滑方式的選擇至關(guān)重要。本文以某商用粘結(jié)固體潤滑劑為對象,分析不同溫度條件下潤滑層的組分和潤滑性能變化,同時設(shè)計一套實驗室專用熱擠壓模具,來探究潤滑層在熱擠壓中的潤滑效果,并結(jié)合Deform-3D模擬對擠壓件性能進行分析,為此類粘結(jié)型固體潤滑層應(yīng)用于核級鋯合金熱擠壓中提供理論指導(dǎo)。本文通過測定潤滑劑的組成成分變化,分析不同溫度時涂層的潤滑性能。結(jié)果表明,在200℃-600℃時,潤滑層中有固體潤滑材料MoS₂和石墨組分存在,其中MoS₂開始氧化溫度為550℃左右。潤滑層加熱至600℃之后,由于潤滑層的逐漸氧化而失效,其摩擦系數(shù)也隨之升高。在700℃時潤滑層已經(jīng)處于失效狀態(tài),潤滑層中MoS₂及石墨被完全氧化,變?yōu)镸oO₃和鉬酸鹽。通過高溫球盤實驗可知,潤滑層在400℃和600℃時依舊可以保持優(yōu)異的減磨抗磨性能,其有效摩擦系數(shù)均在0.1... 

【文章來源】：西安建筑科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

核級鋯材產(chǎn)業(yè)體系流程

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文5到含量為97.44wt%的Zr。此外還有熔鹽電解法、直接電脫氧法等方法制備鋯及其合金，其原理是將金屬氧化物作為陰極，得到雜質(zhì)較少甚至純凈的金屬。圖1.2海綿鋯制備工藝流程Fig1.2Processesofzirconiumproduction由于鋯合金應(yīng)用環(huán)境為核反應(yīng)堆中的結(jié)構(gòu)材料，需要在高溫高壓水、高溫蒸汽中工作，所以需要有良好的耐腐蝕性、熱強性和抗中子輻照性能等優(yōu)異性能。核用鋯合金一般為相，而-Zr對Nb、Fe、Cr等主要合金元素的固溶度十分有限，當(dāng)添加到合金元素超過其固溶度時，余下的合金元素在加工制造以及服役狀態(tài)時以金屬間化合物形式沉淀下來，形成第二相粒子。研究表明，鋯合金的耐腐蝕性能、晶粒長大行為、力學(xué)性能等均與第二相粒子密切相關(guān)，因此第二相粒子一直以來成為各國鋯合金研究中的重點[17]。典型鋯合金的第二相粒子信息如表1.2所示，一般來說第二相粒子在材料中均勻彌散分布有利于保持較好的性能。核級鋯合金的加工工藝有軋制、擠壓等，其中熱擠壓工藝是金屬在熱鍛溫度下，對金屬進行三向壓應(yīng)力的擠壓成形。其優(yōu)點是金屬材料的利用率高，且其組織性能、機械性能得到了改善[61,62]。擠壓過程不僅與材料的性能關(guān)系密切，而且擠壓變形形式、溫度、擠壓比、擠壓速度、潤滑條件以及模具結(jié)構(gòu)等眾多工藝條件對擠壓過程的影響重大，各因素對制品的質(zhì)量影響關(guān)系復(fù)雜[63-68]。確定擠壓工藝時要求在保持模具有滿意壽命的條件下制定正確的參數(shù)和流程，即要求預(yù)熱溫度、擠壓比、擠壓速度及潤滑方式等多方面的配合。魏慧慧[69]、LiL[70]及婁燕[71]通過有限元分析研究發(fā)現(xiàn)，鈦合金錠坯在擠壓過程中，錠坯的溫升與擠壓速度、摩擦因子、擠壓比和模具預(yù)熱溫度成正比，最高時溫升可達160℃以上。MirahmadiSJ[72]綜?

西安建筑科技大學(xué)碩士學(xué)位論文7圖1.3塑性成形工藝示意圖Fig1.3Schematicofplasticformingprocess1.3.2擠壓過程中的摩擦磨損表征方法摩擦磨損機制十分復(fù)雜，而擠壓過程中的摩擦磨損更為復(fù)雜，國內(nèi)外對擠壓中存在的摩擦學(xué)問題一直在進行研究，目前所采用的技術(shù)方法有以下兩類：（1）現(xiàn)場實驗環(huán)壓縮實驗[78,79]是研究金屬成形過程中應(yīng)用較廣的測試方法之一。李峰等人[80]利用有限元方法對不同圓環(huán)壓縮過程中的分流行為進行模擬研究，揭示鋁合金圓環(huán)壓縮過程中分流行為的產(chǎn)生機理，并利用羅德系數(shù)、J2應(yīng)力偏量不變量等特征量對成形機理進行分析。結(jié)果表明：外側(cè)施壓時，隨著高徑比增大，難變形區(qū)明顯擴大，向內(nèi)側(cè)流動的金屬量逐漸減少，分流面位置明顯左移；內(nèi)側(cè)施壓時，隨著摩擦因子增大，塑性區(qū)內(nèi)應(yīng)變類型由均一壓縮類變?yōu)?種共存（內(nèi)外均凸單鼓形、外凸單鼓形和外凸折皺形），此時向內(nèi)側(cè)流動的金屬量增大，其流動分界面相對右移。趙乙丞等人[81]采用環(huán)壓縮法和擠壓-模擬法測定Zr-4合金有潤滑條件下的摩擦系數(shù)，結(jié)果表明，在740℃條件下，環(huán)壓縮法的摩擦系數(shù)為0.18-0.27，而擠壓模擬實驗的摩擦系數(shù)為0.35左右，兩種測量方法所的結(jié)果相差較大，這是

【參考文獻】：
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碩士論文
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