發(fā)布時(shí)間：2017-07-13 15:05

  本文關(guān)鍵詞：鋼表面涂層攪拌摩擦加工作用機(jī)制和組織性能研究

  更多相關(guān)文章： 塑性變形 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 組織性能 強(qiáng)化機(jī)制

【摘要】：攪拌摩擦加工過程中特有的熱力耦合作用能夠用于改善熱噴涂涂層組織、提高涂層綜合性能,為擴(kuò)大熱噴涂涂層應(yīng)用范圍、提高熱噴涂涂層服役期限提供了解決方法,從試驗(yàn)階段走向工業(yè)生產(chǎn)將具有不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。本文采用攪拌摩擦加工方法制備了鋼基鎳鉻鋁復(fù)合層、高速鋼復(fù)合層,運(yùn)用OM、SEM、EDS、HVS等手段來進(jìn)行分析測(cè)試,驗(yàn)證了FSP強(qiáng)化涂層復(fù)合層的可行性,研究了FSP使顯微組織、界面結(jié)構(gòu)發(fā)生改變的作用機(jī)制,分析了工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合層顯微組織的影響、涂層與基體元素發(fā)生快速互擴(kuò)散行為,發(fā)現(xiàn)了FSP后復(fù)合層顯微硬度顯著提高、結(jié)合強(qiáng)度提高的規(guī)律,總結(jié)了FSP強(qiáng)化復(fù)合層的作用機(jī)理。通過試驗(yàn)、檢測(cè)、分析、總結(jié)得到了以下結(jié)論:(1)原始熱噴涂涂層與基體的結(jié)合界面,鎳鉻鋁涂層是機(jī)械結(jié)合與冶金結(jié)合的綜合作用,高速鋼涂層則主要是機(jī)械結(jié)合;經(jīng)過FSP后,二者界面都可以消除形成致密復(fù)合層,但鎳鉻鋁復(fù)合層中是元素?cái)U(kuò)散和再結(jié)晶形成的固相擴(kuò)散焊合,而高速鋼復(fù)合層是半塑形涂層與部分細(xì)化基體混合塑性流動(dòng)焊合。FSP后復(fù)合層的洋蔥環(huán)形貌是軟化程度不同的塑性涂層材料按先后順序相互疊加在相鄰位置留下的軌跡線。(2)橫向?qū)Ρ冉Y(jié)果:攪拌頭轉(zhuǎn)速w提高可以使細(xì)晶區(qū)面積擴(kuò)大、熱影響區(qū)面積擴(kuò)大;水平進(jìn)給速度v處于一定“門檻值”之內(nèi)時(shí),增大水平進(jìn)給速度導(dǎo)致熱輸入量減少;攪拌道次n增加可以使復(fù)合層致密度提高、均勻化面積增加;根據(jù)涂層厚度,增加下壓改變量?h能使鍛壓力增大、增加復(fù)合層厚度。塑性變形量F的大小直接影響作用區(qū)微觀結(jié)構(gòu)形貌:雖然未得到F與四種參數(shù)在數(shù)學(xué)量上的關(guān)系式,但是研究發(fā)現(xiàn),F與w成正比,F與v成反比,F與n成正比,F與?h成正比。(3)縱向?qū)Ρ冉Y(jié)果:FSP過程加工區(qū)按照受塑性變形、熱影響區(qū)域可分為:FSZ、TMAZ、HAZ。按照FSP后微觀結(jié)構(gòu)變化劃分:鎳鉻鋁復(fù)合層從涂層表面到基體深處依次為BZ、RLZ、FRZ、ECZ,最為理想試樣影響區(qū)厚度約為260?m,本組試驗(yàn)最佳工藝參數(shù)為?rwmin/600,?mmvmin/16,n?4次,??h3;此工藝參數(shù)下高速鋼復(fù)合層則分為涂層基體混合區(qū)、細(xì)晶區(qū)、晶粒變形區(qū),影響區(qū)厚度將近300?m。FSP后涂層與基體元素發(fā)生了快速互擴(kuò)散現(xiàn)象,原始涂層與基體界面處有元素富集現(xiàn)象,FSP后鎳鉻鋁復(fù)合層和高速鋼復(fù)合層的涂層、基體顯微硬度都有顯著提高,結(jié)合強(qiáng)度相比于各自對(duì)比樣提高3倍左右。(4)FSP使組織發(fā)生改變的作用機(jī)制:在力場(chǎng)和累計(jì)塑性變形的聯(lián)合作用下,位錯(cuò)不斷運(yùn)動(dòng)并增殖,出現(xiàn)了明顯的胞狀組織和位錯(cuò)的塞積,同時(shí)熱機(jī)械作用使動(dòng)態(tài)再結(jié)晶溫度下降,動(dòng)態(tài)成核在晶界上發(fā)生,逐步將原始粗大晶粒吃掉,形成納米級(jí)晶粒,兩種復(fù)合層都發(fā)生了動(dòng)態(tài)再結(jié)晶,只是動(dòng)態(tài)再結(jié)晶程度不同。使復(fù)合層得到強(qiáng)化的作用機(jī)制機(jī)制是四方面的綜合作用:一是FSP能消除原始涂層缺陷,二是細(xì)晶強(qiáng)化,三是加工硬化強(qiáng)于加工軟化的作用,四是元素?cái)U(kuò)散帶來的合金強(qiáng)化作用。將FSP加工過程受力行為分解為水平方向和豎直方向的理想力學(xué)模型,從力學(xué)角度解釋了塑性流動(dòng)作用機(jī)理。
【關(guān)鍵詞】：塑性變形 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶 組織性能 強(qiáng)化機(jī)制
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第1章 引言11-22
• 1.1 熱噴涂技術(shù)11-14
• 1.1.1 熱噴涂技術(shù)的特點(diǎn)與分類12-13
• 1.1.2 熱噴涂涂層的特點(diǎn)13-14
• 1.2 攪拌摩擦加工技術(shù)14-20
• 1.2.1 FSP用于材料微觀結(jié)構(gòu)改性的研究現(xiàn)狀15-17
• 1.2.2 FSP用于制備超塑性合金材料的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.2.3 FSP用于制備金屬基復(fù)合材料的研究現(xiàn)狀18-20
• 1.3 課題介紹及研究?jī)?nèi)容20-22
• 第2章 研究路線、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及檢測(cè)手段22-31
• 2.1 待噴涂涂層粉末材料22-23
• 2.2 研究路線23-24
• 2.3 火焰熱噴涂制備涂層24-25
• 2.3.1 基體表面預(yù)處理24
• 2.3.2 氧乙炔火焰粉末噴涂制備涂層24-25
• 2.4 攪拌摩擦加工設(shè)備25-26
• 2.5 攪拌頭的設(shè)計(jì)26-28
• 2.6 FSP試驗(yàn)設(shè)計(jì)28-29
• 2.7 金相制備、微觀組織與性能表征方法29-31
• 第3章 鎳鉻鋁復(fù)合層組織、界面結(jié)構(gòu)變化和元素?cái)U(kuò)散31-51
• 3.1 鎳鉻鋁涂層經(jīng)FSP后宏觀形貌分析31-33
• 3.2 鋼基鎳鉻鋁復(fù)合層顯微組織變化規(guī)律33-38
• 3.2.1 涂層微觀組織變化34-36
• 3.2.2 基體微觀組織變化36-38
• 3.3 界面結(jié)構(gòu)變化及元素?cái)U(kuò)散規(guī)律38-42
• 3.4 FSP工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合層微觀組織的影響42-47
• 3.4.1 攪拌頭轉(zhuǎn)速w對(duì)FSP復(fù)合層組織的影響42-43
• 3.4.2 水平進(jìn)給速度v對(duì)FSP復(fù)合層組織的影響43-45
• 3.4.3 攪拌道次n對(duì)FSP復(fù)合層組織的影響45-46
• 3.4.4 豎直下壓改變量 Dh對(duì)FSP復(fù)合層組織的影響46-47
• 3.5 鎳鉻鋁復(fù)合層組織變化作用機(jī)制分析47-49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第4章 高速鋼復(fù)合層組織、界面變化及其機(jī)制分析51-62
• 4.1 高速鋼涂層經(jīng)FSP后的宏觀形貌51-52
• 4.2 FSP后鎳鉻鋁與高速鋼復(fù)合層微觀組織變化的異同52-55
• 4.3 高速鋼復(fù)合層界面變化及元素?cái)U(kuò)散規(guī)律55-60
• 4.4 高速鋼復(fù)合層組織變化作用機(jī)制研究60-61
• 4.5 本章小結(jié)61-62
• 第5章 FSP后顯微硬度、結(jié)合強(qiáng)度及其強(qiáng)化機(jī)制62-76
• 5.1 顯微硬度試驗(yàn)62
• 5.2 鎳鉻鋁復(fù)合層各區(qū)域顯微硬度變化規(guī)律62-65
• 5.3 高速鋼復(fù)合層各區(qū)域顯微硬度變化規(guī)律65-66
• 5.4 鎳鉻鋁復(fù)合層和高速鋼復(fù)合層結(jié)合強(qiáng)度測(cè)試66-68
• 5.5 復(fù)合層強(qiáng)度提高的作用機(jī)制研究68-72
• 5.5.1 改善涂層缺陷69
• 5.5.2 細(xì)晶強(qiáng)化作用69-70
• 5.5.3 加工硬化、加工軟化的綜合作用70
• 5.5.4 元素互擴(kuò)散的合金強(qiáng)化作用70-72
• 5.6 FSP過程中力學(xué)模型72-75
• 5.7 本章小結(jié)75-76
• 第6章 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-85
• 致謝85-86
• 附錄86

【參考文獻(xiàn)】

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中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

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2 李飛;熱噴涂制備Fe基非晶態(tài)合金涂層的組織結(jié)構(gòu)與性能研究[D];中南大學(xué);2012年

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本文編號(hào)：537339