本文關(guān)鍵詞：形態(tài)耦元、特征量對(duì)U71Mn鋼疲勞磨損性能的影響

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【摘要】：鋼軌作為鐵路運(yùn)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(yùn)輸?shù)陌踩托剩S著我國(guó)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(lái)越嚴(yán)重，為降低鐵路運(yùn)營(yíng)的成本，保證列車(chē)的行車(chē)安全，我們理應(yīng)對(duì)鋼軌的疲勞磨損及其相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行深入的研究。根據(jù)以往的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)激光仿生熔凝技術(shù)強(qiáng)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(gòu)，研究當(dāng)單元體的截面形態(tài)和單元體形狀發(fā)生變化時(shí)，仿生試樣疲勞磨損性能的改變，以及相同的形態(tài)耦元時(shí)，，單元體間距的變化對(duì)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(guò)程中，單元體熔池快速冷卻自淬火形成位錯(cuò)密度極高的馬氏體組織，其抗塑性變形能力強(qiáng)并能阻礙疲勞裂紋的擴(kuò)展，而且由于單元體的存在會(huì)使仿生試樣內(nèi)的應(yīng)力向單元體處集中，從而減小基體處承擔(dān)的應(yīng)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(dāng)仿生試樣單元體的深度增大時(shí)，材料的耐磨損性能趨向于增強(qiáng)。具有網(wǎng)格狀單元體的仿生試樣的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均大于條紋狀、點(diǎn)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(shí)，單元體處應(yīng)力集中的程度越高，相應(yīng)的其基體處承擔(dān)的應(yīng)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(diǎn)蝕程度最輕，對(duì)材料抗疲勞磨損性能的提高作用最大。當(dāng)仿生試樣的形態(tài)耦元相同時(shí)，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(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，在期間存在一個(gè)最優(yōu)值，即當(dāng)仿生試樣表面單元體的橫向間距為5mm、縱向間距為4mm時(shí)，仿生試樣具有最優(yōu)的耐磨損性能，當(dāng)大于或小于此最優(yōu)值時(shí)，試樣的抗疲勞磨損能力會(huì)有所降低。
【關(guān)鍵詞】：仿生耦合 激光熔凝 形態(tài)耦元 單元體間距
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：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(lèi)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(guò)程及機(jī)理19-23
• 1.3 仿生耦合理論及制備技術(shù)23-28
• 1.3.1 仿生學(xué)理論23-25
• 1.3.2 仿生耦合理論及其制備技術(shù)25-26
• 1.3.3 仿生耦合在疲勞磨損研究中的應(yīng)用26-28
• 1.4 研究?jī)?nèi)容28-31
• 第二章 實(shí)驗(yàn)方法31-37
• 2.1 實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)34
• 2.4 拉伸試驗(yàn)34-35
• 2.5 微觀分析與檢測(cè)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(cè)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(duì) 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(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)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(duì)磨損結(jié)果的影響41-44
• 3.2.1 不同單元體截面形態(tài)對(duì)磨損失重量的影響41-42
• 3.2.2 不同單元體截面形態(tài)對(duì)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(duì) 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(duì)疲勞磨損結(jié)果的影響56-57
• 4.3 不同的單元體形狀對(duì)仿生試樣拉伸性能的影響57-62
• 4.3.1 單元體形狀對(duì)拉伸結(jié)果的影響57-60
• 4.3.2 仿生耦合試樣的強(qiáng)化機(jī)理60-62
• 4.4 不同單元體形狀的仿生試樣的抗疲勞裂紋擴(kuò)展機(jī)制62-64
• 4.5 不同單元體形狀試樣的應(yīng)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(duì) U71Mn 鋼疲勞磨損性能的影響67-77
• 5.1 實(shí)驗(yàn)方案67-68
• 5.2 不同單元體間距對(duì)仿生試樣疲勞磨損結(jié)果的影響68-71
• 5.2.1 失重量對(duì)比68-70
• 5.2.2 磨損形貌對(duì)比70-71
• 5.3 不同單元體間距對(duì)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(xiàn)79-86
• 致謝86

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：994169