本文關(guān)鍵詞：M50鋼噴丸與等離子體離子注入復(fù)合改性層組織結(jié)構(gòu)及性能

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【摘要】：精密軸承在運(yùn)行中常常因磨損和疲勞而損壞,而對其進(jìn)行氮等離子體離子注入能達(dá)到有效的表面強(qiáng)化效果,它可以在不改變軸承尺寸精度和滾道粗糙度的前提下,顯著地提高軸承的抗磨損能力和抗疲勞性能。為了解決注入層淺的缺點(diǎn)和達(dá)到更好的表面強(qiáng)化效果,本文采用氮等離子體離子注入技術(shù)及噴丸與等離子體離子注入復(fù)合處理技術(shù)對M50鋼進(jìn)行表面改性處理,并研究了改性層的組織結(jié)構(gòu),殘余應(yīng)力梯度及摩擦磨損性能。采用氮等離子體離子注入技術(shù)對M50鋼進(jìn)行表面改性,利用GDS、XRD分析注入層成分分布和相結(jié)構(gòu),利用X射線衍射法測量殘余應(yīng)力梯度,利用球-盤式摩擦磨損試驗(yàn)分析注入層的摩擦性能。研究表明,氮濃度分布深度隨著注入溫度的升高而增大,主要以過飽和固溶體的形式存在于晶格間隙中;注入層的納米硬度均有所提高,由原來的11GPa升高至16GPa;氮等離子體離子注入后,表面引入一定的殘余壓應(yīng)力值,但是對應(yīng)力梯度影響不大;試樣的摩擦系數(shù)與磨痕寬度均比未注入樣減小,磨痕寬度減小了37%;工件形狀因素對性能有顯著影響,對基體加熱后進(jìn)行離子注入,其硬度均勻性較好。采用噴丸與氮等離子體離子注入工藝對M50鋼進(jìn)行復(fù)合表面改性發(fā)現(xiàn),噴丸后在馬氏體板條界面處產(chǎn)生的大量位錯為氮原子提供了快速擴(kuò)散通道,同時缺陷位置可以容納更多氮原子,使氮原子飽和濃度大幅增加,在30μm處仍超過10at%;經(jīng)過復(fù)合處理的試樣有Cr N新相生成,馬氏體衍射峰強(qiáng)度大幅度減小;復(fù)合改性層的馬氏體組織發(fā)生了細(xì)化,晶界處Fe、Mo、Cr、V的碳化物或氮化物析出;對噴丸強(qiáng)化后的基體再進(jìn)行機(jī)械研磨,表面殘余壓應(yīng)力異常高,使基體的殘余應(yīng)力隨深度分布很陡峭,熱噴丸可以獲得較大的塑性變形,使殘余壓應(yīng)力更大和分布更深;復(fù)合改性層的殘余壓應(yīng)力梯度比單一噴丸處理的殘余壓應(yīng)力增大,分布更深,殘余壓應(yīng)力值增大了37%,分布深度增大了50%;試樣的摩擦系數(shù)比單一噴丸、單一注入都減小了,比基體的磨痕寬度減少了51%。
【關(guān)鍵詞】：M50鋼 離子注入 噴丸與氮離子注入復(fù)合處理 殘余應(yīng)力梯度
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-24
• 1.1 課題背景及研究的目的和意義9-10
• 1.2 等離子體基離子注入技術(shù)研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.1 等離子體基離子注入技術(shù)的發(fā)展概況10
• 1.2.2 等離子體基離子注入的基本原理10-11
• 1.2.3 等離子體基離子注入在金屬材料中的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.4 注入劑量均勻性研究現(xiàn)狀13-15
• 1.2.5 等離子體基離子注入存在的局限性15-16
• 1.3 氮等離子體基離子注滲的研究16-20
• 1.4 噴丸強(qiáng)化在金屬材料中的研究20-23
• 1.5 本課題的研究內(nèi)容23-24
• 第2章 試驗(yàn)方案與研究方法24-31
• 2.1 試樣材料的選擇與制備24-25
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備25-26
• 2.3 試驗(yàn)方案及設(shè)計(jì)26-28
• 2.3.1 M50 鋼氮等離子體離子注入26-28
• 2.3.2 M50 鋼噴丸與氮等離子體離子注入復(fù)合處理28
• 2.4 分析方法28-31
• 2.4.1 改性層相結(jié)構(gòu)分析28
• 2.4.2 改性層的化學(xué)成分分析28-29
• 2.4.3 改性層的金相組織分析29
• 2.4.4 改性層的微觀組織結(jié)構(gòu)分析29
• 2.4.5 改性層殘余應(yīng)力分析29
• 2.4.6 改性層的硬度分析29
• 2.4.7 改性層的摩擦磨損性能29-31
• 第3章 等離子體離子注入層的組織及性能31-55
• 3.1 M50 鋼等離子體離子注入層的組織31-38
• 3.1.1 工藝參數(shù)對注入層成分分布的影響31-34
• 3.1.2 注入層的相結(jié)構(gòu)34-38
• 3.1.3 注入層的微觀組織38
• 3.2 M50 鋼等離子體離子注入層的性能38-54
• 3.2.1 注入層的硬度38-41
• 3.2.2 注入層的殘余應(yīng)力梯度41-43
• 3.2.3 注入層的摩擦磨損性能43-50
• 3.2.4 工件形狀因素對性能的影響50-54
• 3.3 本章小結(jié)54-55
• 第4章 噴丸與等離子體注入層的組織及性能55-72
• 4.1 噴丸與離子注入復(fù)合改性層的組織55-61
• 4.1.1 復(fù)合改性層的成分分布55-57
• 4.1.2 復(fù)合改性層的相結(jié)構(gòu)57-58
• 4.1.3 復(fù)合改性層的微觀組織58-61
• 4.2 噴丸與離子注入復(fù)合改性層的性能61-71
• 4.2.1 復(fù)合改性層的硬度61-63
• 4.2.2 復(fù)合改性層的殘余應(yīng)力梯度63-68
• 4.2.3 復(fù)合改性層的摩擦磨損性能68-71
• 4.3 本章小結(jié)71-72
• 結(jié)論72-73
• 參考文獻(xiàn)73-79
• 致謝79

【參考文獻(xiàn)】

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1 于永o，

本文編號：731282