本文關鍵詞：形態(tài)耦元、特征量對U71Mn鋼疲勞磨損性能的影響

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【摘要】：鋼軌作為鐵路運輸系統(tǒng)中的重要組成部件，其質(zhì)量和性能直接影響鐵路運輸?shù)陌踩托剩S著我國鐵路系統(tǒng)的逐漸提速以及高鐵的迅猛發(fā)展，發(fā)生在鐵路軌道系統(tǒng)中的疲勞磨損失效越來越嚴重，為降低鐵路運營的成本，保證列車的行車安全，我們理應對鋼軌的疲勞磨損及其相關問題進行深入的研究。根據(jù)以往的實驗結(jié)果，通過激光仿生熔凝技術強化材料表面，使其形成單元體與基體軟硬相間的仿生耦合結(jié)構，研究當單元體的截面形態(tài)和單元體形狀發(fā)生變化時，仿生試樣疲勞磨損性能的改變，以及相同的形態(tài)耦元時，，單元體間距的變化對仿生試樣疲勞磨損性能的影響。 研究結(jié)果表明：激光熔凝加工仿生試樣過程中，單元體熔池快速冷卻自淬火形成位錯密度極高的馬氏體組織，其抗塑性變形能力強并能阻礙疲勞裂紋的擴展，而且由于單元體的存在會使仿生試樣內(nèi)的應力向單元體處集中，從而減小基體處承擔的應力值，降低基體處的疲勞損傷程度，因此仿生耦合試樣的抗疲勞磨損能力大幅提高。 單元體的截面形態(tài)中的深度是影響仿生試樣的抗疲勞磨損性能的主要因素，當仿生試樣單元體的深度增大時，材料的耐磨損性能趨向于增強。具有網(wǎng)格狀單元體的仿生試樣的抗拉強度和屈服強度均大于條紋狀、點狀單元體的仿生試樣，且由于仿生試樣表面單位面積內(nèi)單元體所占的比例越大時，單元體處應力集中的程度越高，相應的其基體處承擔的應力越小，因此網(wǎng)格狀單元體的仿生試樣疲勞磨損后的失重量最小，點蝕程度最輕，對材料抗疲勞磨損性能的提高作用最大。當仿生試樣的形態(tài)耦元相同時，仿生試樣的抗疲勞磨損性能隨單元體間距的減小呈先增強后減弱的趨勢，在期間存在一個最優(yōu)值，即當仿生試樣表面單元體的橫向間距為5mm、縱向間距為4mm時，仿生試樣具有最優(yōu)的耐磨損性能，當大于或小于此最優(yōu)值時，試樣的抗疲勞磨損能力會有所降低。
【關鍵詞】：仿生耦合 激光熔凝 形態(tài)耦元 單元體間距
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第一章 緒論11-31
• 1.1 選題目的與意義11-12
• 1.2 鋼軌損傷12-23
• 1.2.1 疲勞損傷類型12-15
• 1.2.2 影響鋼軌損傷的因素15-19
• 1.2.3 疲勞磨損過程及機理19-23
• 1.3 仿生耦合理論及制備技術23-28
• 1.3.1 仿生學理論23-25
• 1.3.2 仿生耦合理論及其制備技術25-26
• 1.3.3 仿生耦合在疲勞磨損研究中的應用26-28
• 1.4 研究內(nèi)容28-31
• 第二章 實驗方法31-37
• 2.1 實驗材料31
• 2.2 激光仿生耦合試樣的制備31-34
• 2.2.1 仿生耦合單元體及其生物模型31-32
• 2.2.2 仿生耦合試樣尺寸32-33
• 2.2.3 激光加工制備系統(tǒng)33-34
• 2.3 疲勞磨損實驗34
• 2.4 拉伸試驗34-35
• 2.5 微觀分析與檢測35-37
• 2.5.1 顯微組織分析35
• 2.5.2 顯微硬度分析35
• 2.5.3 物相分析35
• 2.5.4 磨損失重量測量35
• 2.5.5 磨損形貌分析35-36
• 2.5.6 有限元分析36-37
• 第三章 單元體截面形態(tài)對 U71Mn 鋼疲勞磨損性能的影響37-55
• 3.1 引言37-41
• 3.1.1 正交實驗方案設計37-38
• 3.1.2 單元體的截面形態(tài)38-41
• 3.2 不同單元體截面形態(tài)對磨損結(jié)果的影響41-44
• 3.2.1 不同單元體截面形態(tài)對磨損失重量的影響41-42
• 3.2.2 不同單元體截面形態(tài)對磨損形貌的影響42-44
• 3.3 不同截面形態(tài)單元體的顯微組織分析44-46
• 3.3.1 物相分析44-45
• 3.3.2 組織分析45-46
• 3.4 不同截面形態(tài)的單元體的顯微硬度46-49
• 3.5 不同截面形態(tài)的單元體受力分析模擬49-52
• 3.6 本章小結(jié)52-55
• 第四章 單元體形狀對 U71Mn 鋼疲勞磨損性能的影響55-67
• 4.1 引言55-56
• 4.2 不同單元體形狀對疲勞磨損結(jié)果的影響56-57
• 4.3 不同的單元體形狀對仿生試樣拉伸性能的影響57-62
• 4.3.1 單元體形狀對拉伸結(jié)果的影響57-60
• 4.3.2 仿生耦合試樣的強化機理60-62
• 4.4 不同單元體形狀的仿生試樣的抗疲勞裂紋擴展機制62-64
• 4.5 不同單元體形狀試樣的應力分布64-65
• 4.6 本章小結(jié)65-67
• 第五章 單元體分布間距對 U71Mn 鋼疲勞磨損性能的影響67-77
• 5.1 實驗方案67-68
• 5.2 不同單元體間距對仿生試樣疲勞磨損結(jié)果的影響68-71
• 5.2.1 失重量對比68-70
• 5.2.2 磨損形貌對比70-71
• 5.3 不同單元體間距對試樣顯微組織及硬度的影響71-73
• 5.4 不同單元體間距的仿生試樣的受力分析73-76
• 5.4.1 有限元分析模擬73-74
• 5.4.2 受力分析74-76
• 5.5 本章小結(jié)76-77
• 第六章 結(jié)論77-79
• 參考文獻79-86
• 致謝86

【參考文獻】

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本文編號：994169