一、电火花强化工艺的合理应用(论文文献综述)
赵俊领[1](2021)在《影响电火花强化层裂纹萌生和扩展关键性因素研究》文中研究指明钛合金加工制造的零部件表面性能要求越来越高,由于TC4钛合金具有耐磨性差、硬度低的缺点,限制了TC4钛合金的应用领域范围。混粉准干式电火花表面强化技术可以改善表面特性,但强化层存在的裂纹影响强化表面性能,因此深入研究强化层裂纹萌生和扩展的关键性因素对提升强化层在特殊环境中的寿命具有重要的意义。具体研究内容如下:(1)对混粉准干式电火花表面强化技术的强化机理和强化层裂纹的生成机理进行初步研究,分析了电火花放电过程、强化层的生成过程以及裂纹生成条件。(2)基于ABAQUS有限元仿真软件,模拟不同峰值电流、脉冲宽度及B4C、Al及Ni粉末为强化介质的强化参数条件下,混粉准干式电火花强化TC4钛合金强化层的应力场,以及模拟强化层在650℃耐高温试验条件下的应力场;结果表明:峰值电流8.2A、脉冲宽度100μs和Al粉末作为强化介质颗粒时,强化层应力值最小,为3.763×108Pa左右,裂纹萌生数量和扩展长度可能最小。(3)分别进行混粉准干式电火花强化TC4钛合金试验与强化层650℃耐高温试验,研究峰值电流、脉冲宽度及粉末成分(B4C、Al及Ni粉末)对改性强化层的显微组织样貌、裂纹萌生分布和扩展情况。发现峰值电流5.3-6.6A时,萌生的裂纹平均长度最小,为8.634-9.893μm。Al粉末强化时,萌生的裂纹最少,且裂纹平均长度最小,为16.562μm。在高温试验条件下,峰值电流为6.6A时,裂纹较之前萌生的增加量最大;B4C粉末强化时,裂纹萌生的数量较之前增加量最少;得出峰值电流6.6-8.2A、脉冲宽度90-100μs以及B4C粉末混合的条件下,强化层裂纹萌生和在高温条件下裂纹扩展较小,强化层硬度性能最佳。(4)对B4C、Al以及Ni粉末按照等质量之比进行混合作为强化粉末,分析了不同混合粉末条件下强化层显微组织形貌、裂纹萌生和扩展量情况。得出B4C与Al粉末混合时,强化层上裂纹萌生的数量减少,裂纹平均长度最小为19.037μm,强化层综合性能较好,裂纹较少。
孔凡亮[2](2021)在《炮钢表面沉积自润滑涂层的摩擦磨损机理研究》文中认为火炮是目前部队中重要的军事武器,随着其威力和连续发射能力的提升,火炮身管内发生的摩擦磨损现象愈加严重。镍是一种耐高温、耐腐蚀并且具有较高硬度的金属,作为涂层使用于身管内膛可以有效减低烧蚀作用对身管的影响。但镍在干摩擦环境下摩擦系数较高,粘着严重。为了改善镍在火炮身管等无法使用油脂润滑情况下的摩擦磨损性能,以镍为基体,添加MoS2和石墨固体润滑剂混合后经等离子烧结得到Ni-MoS2和Ni-MoS2-C复合材料。使用电火花沉积技术,以复合材料作为电极,在炮钢(CrNi3MoVA钢)表面沉积Ni-MoS2自润滑复合涂层和Ni-MoS2-C自润滑复合涂层。通过SEM、EDS和XRD分析涂层的微观形貌和物相组成。使用纳米压痕仪和摩擦磨损试验机对涂层的力学性能及摩擦磨损性能进行测试。试验结果表明,Ni-MoS2复合涂层表面平整,Ni-MoS2-C复合涂层表面呈菜花状,皆与基体形成了良好的冶金结合。在电火花沉积过程中,电极与O2发生了反应,Ni-MoS2复合涂层主要由MoS2、γ-Ni、Mo O2和NixS组成。Ni-MoS2-C复合涂层主要由MoS2、γ-Ni、Mo O2、NixS、Mo C和石墨组成。Ni-MoS2复合涂层的硬度和弹性模量分别为5.15 GPa和141.5 GPa,摩擦系数为0.17~0.20,磨损率为1.79×10-4mm3N-1m-1,具有良好的摩擦磨损性能。由于Ni-MoS2-C涂层中石墨与MoS2的复合作用,使得Ni-MoS2-C涂层的摩擦磨损性能较Ni-MoS2复合涂层进一步改善,其硬度和弹性模量分别为6.23 GPa和139.7 GPa。Ni-MoS2-C涂层的稳定摩擦系数为0.14~0.16,磨损率为2.89×10-5mm3N-1m-1。具有最佳的力学性能和摩擦磨损性能。测试了CrNi3MoVA钢、Ni-MoS2和Ni-MoS2-C自润滑复合涂层在不同载荷及不同配副下的摩擦磨损性能。结果表明Ni-MoS2涂层在部分情况下摩擦磨损性能良好,在重载荷和高硬度配副下易失效。除载荷为3 N时以外,Ni-MoS2-C涂层在所有条件下均具有最佳的摩擦磨损性能。
梁婷[3](2021)在《DD6合金表面电火花沉积涂层抗氧化性能研究》文中认为镍基单晶高温合金由于优异的高温力学性能而被广泛应用于航天、航空、军工等领域,在其表面沉积高温抗氧化涂层可进一步提高它的高温抗氧化性能。本文采用电火花沉积技术在二代镍基单晶高温合金DD6表面分别制备了AlCoCrFeNi高熵合金涂层和与基体成分相同的DD6微晶涂层,将试样放进高温马弗炉进行1100℃恒温氧化试验,利用SEM、EDS和XRD检测手段分析涂层的微观组织形貌、元素成分及相组成,研究了DD6高温合金和两种涂层的氧化行为及涂层体系的互扩散行为,主要研究内容如下:利用电火花沉积技术制备的AlCoCrFe Ni高熵合金涂层由BCC和FCC两相组成,DD6微晶涂层由γ/γ′相组成,两种涂层表面均为涌溅形貌,与基体呈冶金结合。AlCoCrFeNi高熵合金涂层在200 h内的氧化动力学曲线近似符合抛物线规律,而DD6高温合金基体与DD6微晶涂层的氧化动力学曲线在0~80 h内大致符合抛物线规律,在80~200 h内氧化增重呈线性增长;AlCoCrFeNi高熵合金涂层的氧化增重仅是DD6高温合金的2/5,DD6微晶涂层的氧化增重为DD6高温合金的1/2,说明AlCoCrFeNi高熵合金涂层和DD6微晶涂层均能明显提高基体的抗氧化性能。经1100℃氧化200 h后,DD6高温合金在氧化后表面形成的氧化膜包括Ni O外层,Ta Ox和Ni Ta2O6、Ni Al2O4、Ni Cr2O4尖晶石混合物中间层,以及α-Al2O3内层,表面氧化膜发生大面积剥落;AlCoCrFeNi高熵合金涂层氧化后表面生成了连续且致密的α-Al2O3及少量的Ni Al2O4、Ni Cr2O4尖晶石,氧化膜几乎未发生剥落,仅在局部区域由于α-Al2O3膜被破坏,尖晶石数量增多;DD6微晶涂层氧化后表面生成的氧化物与基体表面形成的氧化物相同,但其表面氧化膜剥落区域较DD6高温合金显着减少。经1100℃氧化200 h后,AlCoCrFeNi高熵合金涂层下方形成了互扩散区(IDZ)和二次反应区(SRZ),但没有出现有害的Kirkendall孔洞,而在DD6微晶涂层体系中没有发生元素互扩散现象。
耿铭章[4](2020)在《电火花沉积Ti(C,N)和WC-Ni基金属陶瓷涂层的组织及性能研究》文中指出金属陶瓷涂层因具有高硬度、高耐磨性和低成本等优点,被广泛用于模具钢的表面修复和强化领域。目前有多种技术可用于制备金属陶瓷涂层,由于电火花沉积工艺具有热影响区小,涂层与基体冶金结合性好,且对操作环境适应性强等特点,在制备金属陶瓷涂层方面具有独特优势。本文采用电火花沉积技术在H13钢基体表面分别制备了Ti(C,N)和WC-Ni基金属陶瓷涂层,系统研究了工艺参数对涂层厚度及表面粗糙度的影响规律,以及涂层的组织结构、显微硬度和摩擦磨损性能。同时采用Ni棒和Mo棒作为电极,在基体表面制备了以Ni和Mo为过渡层的金属陶瓷复合涂层,对比研究了单一金属陶瓷涂层及其复合涂层的物相组成、组织特征以及力学性能。在H13钢表面制备了Ti(C,N)基金属陶瓷涂层,优化后的工艺参数为:沉积功率1000W,输出电压60V,放电频率700Hz,比沉积时间为5min·cm-2。Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的厚度可达3040μm,表面粗糙度Ra约为2μm。涂层中的主要物相包括TiC0.7N0.3、MoC、Ni17W3和Co5.47N,以及合金相Ni-Cr-Co-Mo、Fe3Ni2和Fe0.975Ti0.025。涂层表面被直径2μm15μm不等的微细沉积点所覆盖,截面组织均匀且连续,是由陶瓷硬质相、灰色的环形相以及粘结相所构成,其中陶瓷相的平均粒径约为0.6μm。Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的显微硬度最大值约为1039HV,大约是H13钢基体的4倍。摩擦系数分别为0.49(5N)和0.54(8N),与H13钢基体相比降低了约35%,且涂层在30min内的磨损失重约为0.7mg(5N)和1.1mg(8N),与基体相比降低了约43%,具有良好的耐磨性和减摩性。在H13钢表面制备了WC-Ni基金属陶瓷涂层,优化后的工艺参数为:输出电压60V,沉积功率800W,放电频率700Hz,比沉积时间为4min·cm-2。在此工艺参数下,涂层的平均厚度约为3537μm,表面粗糙度Ra为22.5μm。WC-Ni基金属陶瓷涂层中的主要物相组成为W2C、WC、WC1-x、Ni4W和Fe3W3C。涂层表面由直径300μm以上的溅射状沉积斑点堆叠而成,涂层截面存在明显的分层现象,WC硬质陶瓷相呈现弥散分布,并被粘结相所包裹,整体组织均匀致密,仅存在少量气孔和裂纹缺陷。WC-Ni基金属陶瓷涂层的显微硬度最大值约为816HV,是H13钢基体的3倍,平均摩擦系数分别为0.541(5N)和0.512(8N),与基体相比降低了约28%,30min内磨损失重约为0.6mg(5N)和1.5mg(8N),与基体相比降低了约40%,具有比基体更好的耐磨性和减摩性。分别采用Ni棒和Mo棒作为电极,通过两步沉积法制备出以Ni、Mo为过渡层的4种金属陶瓷复合涂层。Ni过渡层的引入不会改变涂层的物相组成。而以Mo为过渡层的Mo/Ti(C,N)和Mo/WC-Ni金属陶瓷复合涂层中分别生成了Fe0.875Mo0.125和Fe9.7Mo0.3合金相。其中Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的平均厚度约为31μm;涂层的显微硬度最大值可达1420HV,平均摩擦系数分别为0.607(5N)和0.453(8N),磨损失重约为0.6mg(5N)和1.3mg(8N)。Mo/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层平均厚度可达38μm;涂层最大显微硬度值为1372HV,平均摩擦系数分别为0.563(5N)和0.428(8N),磨损失重约为0.3mg(5N)和0.8mg(8N)。两种Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的截面组织连续且致密,存在少量裂纹,与单一涂层相比具备更高的硬度和更好的耐磨性。Ni/WC-Ni金属陶瓷复合涂层的平均厚度约为41μm;涂层的显微硬度最高可达972HV,平均摩擦系数分别为0.44(5N)和0.61(8N),磨损失重约为0.5mg(5N)和1.4mg(8N)。Mo/WC-Ni金属陶瓷复合涂层平均厚度约为43μm;涂层的显微硬度最大值达1130HV,平均摩擦系数分别为0.34(5N)和0.53(8N),磨损失重约为0.3mg(5N)和0.8mg(8N)。两种WC-Ni金属陶瓷复合涂层的组织均为多层复合结构,仅存在少量孔洞缺陷,与基体和单一涂层相比具有更好的耐磨性和减摩性。
何照荣[5](2019)在《非晶碳膜复合层次微纳结构表面的制备及抗垢性能研究》文中指出换热表面在服役过程中常常会附着一层污垢晶体,它会延长污垢诱导期,增大换热面污垢热阻,降低换热设备的传热效率,增加设备能耗,缩短换热设备的使用寿命。可见,如何增强换热表面的抗垢性能的研究工作具有重要的科学意义和应用价值。本论文提出采用电火花加工技术和磁控溅射技术相结合的两步法,在换热表面制备出具有非晶碳膜覆盖层的复合层次微纳结构(HMNS),研究了复合层次微纳结构表面的形貌特征、表面粗糙度(Ra和Rz)、润湿性(表面接触角CA)和耐腐蚀性等表面特性,着重研究了表面特性与换热表面抗垢性能的构效关系,并研究层次微纳结构在池沸腾强化传热方面的应用。根据电火花加工原理和特点,提出采用电火花成型设备制备铜金属表面层次微纳结构的方法。利用宏观和微观形貌分析(OM、HRSEM、SEM、AFM、EDS)对所制备的层次微纳结构表面的粗糙度、接触角等特征参数进行了表征和分析。通过正交实验设计方案,探讨了脉冲放电参数对表面粗糙度和润湿性的影响规律。结果表明,可通过调整脉冲放电参数调控层次微纳结构表面特性。影响Ra的因素主次为:电流、脉宽、间隙电压、占空比。影响Rz和CA的因素主次则为:电流、脉宽、占空比、间隙电压。铜基HMNS表面为疏水表面,静态接触角随脉宽的增大而增大。在本论文实验中可达到144.7°±2.1°,接触角滞后性为8.46°±3.3°~14.1°±1.2°。铜基HMNS表面中的微纳结构孔洞可存储空气在其中形成“气垫”效应,这是提高表面疏水性的关键。根据铜基HMNS表面和水滴的液固界面所占面积分数fsl,结果显示水滴和层次微纳结构表面仅有14.05%~25.10%的接触面积,其他接触面积是水滴和“气垫”接触。因此,水滴难以在铜基HMNS表面铺展开而具有团聚的趋势,提高了铜基HMNS表面的接触角。非晶碳膜的润湿性与非晶碳膜sp2的含量有关,通过调整磁控溅射偏压参数,可调控非晶碳膜中sp2的含量,提高非晶碳膜的表面接触角。结果表明,磁控溅射制备的非晶碳膜表面由纳米尺寸的球状非晶碳簇束组成,球状非晶碳簇束的平均尺寸随着偏压的增大而增大,簇束之间的平均距离则随着偏压的增大而减小,非晶碳膜中孔洞数量也随之减少。随着偏压的增大,非晶碳膜中sp2的含量先减小后增大,sp2含量的范围为59.02%~70.50%。随着非晶碳膜中ID/IG、sp2/sp3和sp2含量的增大,非晶碳膜接触角随之增大,而非晶碳膜的表面能随之减小。根据Cassie-Baxter润湿理论,非晶碳膜中孔洞起到了存储空气阻碍液滴在表面铺展的效果,与非晶碳膜的低表面共同作用而提高了非晶碳膜的疏水性。不同偏压下的非晶碳膜的接触角分别为 133.16°±0.45°(-100V)、119.57°± 1.17°(-200V)和 121.28°±0.20°(-300V);表面能分别为 4.57×0.29mJ/m2(-100V)、11.73×1.89 mJ/m2(-200V)和 10.57×1.53 mJ/m2(-300V)。通过自制的换热表面涂层传热性能测试系统研究铜基HMNS表面的抗垢性能和池沸腾传热性能,探讨了不同疏水性、表面粗糙度和耐腐蚀性对铜基HMNS表面的抗垢性能的影响。结果表明,铜基HMNS表面在低热通量条件下具有较长的污垢诱导期和较低的最大污垢热阻值(Rf max);在高热通量条件下,铜基HMNS表面的污垢诱导期消失了,但其Rfmax仍旧低于光滑铜表面的。一方面是因为铜基HMNS表面的疏水性降低了换热表面污垢的附着量,且附着的污垢晶体松散;另一方面是因为铜基HMNS表面耐腐蚀性降低了污垢溶液中Cu2+的浓度,减少了复杂的碳酸根污垢沉积;三是因为铜基HMNS表面具有类似多孔表面的作用,增强了沸腾气泡的活动,提高了沸腾气泡脱离频率,使得附着在表面的污垢受到沸腾气泡脱离时的擦拭作用而从换热表面上脱落。这些因素共同作用而使得铜基HMNS表面表现出优异的抗垢性。另外,铜基HMNS表面上附着的污垢晶体可通过超声清洗的方式去除,清洁后的铜基HMNS表面的接触角与原有表面的接触角相比较轻微下降。在池沸腾传热性能方面,铜基HMNS表面的微纳结构增加了沸腾气泡形核区域,并增强了换热表面上沸腾气泡的活动,从而增强了铜基HMNS表面的临界热流密度(CHF)和传热系数(HTC)。一方面,铜基HMNS表面粗糙度的增大,增加了换热表面积,从而增大CHF;另一方面,铜基HMNS表面疏水性的提高了表面沸腾气泡的脱离频率,使得换热表面的HTC得到提高。采用两步法,将电火花加工技术和磁控溅射技术相结合,制备出具有非晶碳膜覆盖的复合HMNS表面(MES)。采用数码相机、HRSEM、SEM、EDS、XPS、XRD和Raman分别表征了非晶碳膜复合HMNS表面的宏观和微观形貌、非晶碳膜结构、元素价态,并用电化学工作站和原子吸收分光光度计检测了非晶碳膜复合HMNS表面的耐腐蚀性,采用表面接触角测量仪检测了该表面的疏水/疏油性能,通过自制的换热表面涂层传热性能测试系统研究了该表面的抗垢性。结果表明,非晶碳膜复合HMNS表面的纳米结构特征比铜基HMNS表面的多;该表面中非晶碳膜sp2/sp3的结果为1.98,石墨化程度较高,表面能较低,因而具有良好的疏水性,对水的接触角为146.4°±3.4°,对甘油的接触角为150.2°±3.6°,具有疏水/疏油双疏效果;同时,非晶碳膜复合HMNS表面具有较高的耐蚀性,其阻抗值高于铜基HMNS表面和光滑铜表面,反映了该表面对腐蚀介质具有更强阻隔作用,降低了腐蚀介质与复合HMNS表面的有效接触面积,从而提高试样了换热表面的耐腐蚀性。基于上述因素的共同作用,非晶碳膜复合HMNS表面在热通量为66kW/m2条件下的抗垢性能更优。与光滑铜表面和单纯铜基HMNS表面相比较,该表面的污垢诱导期更长和污垢热阻更低,该表面的污垢诱导期是铜基HMNS表面的3.8倍。电火花加工技术和磁控溅射相结合,一方面可在相脉冲放电加工制备的微纳尺度结构上复合纳米尺度特征,增强层次微纳结构表面的多尺度特征的复合程度;另一方面,便于构筑层次微纳结构表面的材料体系,调控其表面能趋于低能态。基于上述特点,层次微纳结构表面的疏水性能、耐蚀性能和抗垢性能得到增强。
王天姝[6](2019)在《钛合金电火花沉积涂层微观组织及工艺优化研究》文中进行了进一步梳理钛合金具有良好的综合性能,被广泛应用在各行各业中,但钛合金硬度较低使得其在某些方面的应用受到限制,提高钛合金材料硬度显得尤为重要,表面处理技术是提高材料性能的直接途径,电火花沉积技术是近年来发展的表面处理技术,涂层不仅不会产生热变形还可以提升涂层综合性能使得涂层与基体间呈现冶金结合而被研究者广泛关注。本文围绕钛合金电火花沉积NiCr-3涂层试验展开相关研究,分析电火花沉积工艺参数对涂层表面质量、界面行为、厚度及硬度的影响规律并通过BP神经网络和NSGA-Ⅱ相结合的方式进行多目标工艺参数优化。本文主要研究工作如下:(1)选用TC4钛合金和镍基合金电极作为试验材料,设计不同镍基合金电极下的钛合金电火花沉积试验,通过分析不同试验条件下的涂层硬度进而确定NiCr-3为本文试验的电极材料,选取沉积电压、沉积频率及比沉积时间三个因素进行钛合金电火花沉积加工的单因素试验方案设计,并针对钛合金工件进行电火花沉积加工的工艺规律试验,研究工艺参数即沉积电压、沉积频率、比沉积时间对涂层表面形貌和表面粗糙度的影响规律。(2)基于钛合金电火花沉积NiCr-3涂层的工艺规律试验,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜及显微硬度计等设备对涂层进行检测,对于涂层微观组织方面,通过不同工艺参数下涂层界面形貌及电极与基体中主要元素分布情况研究了工艺参数对涂层白亮区域面积及基体与电极主要元素运动情况的影响规律,并根据涂层X射线衍射图分析了涂层的物相组成,对于涂层宏观性能方面,分析了不同工艺参数对涂层厚度及硬度的影响规律。(3)依据钛合金电火花沉积单因素试验结果选取具有代表性的因素和水平设计正交试验,以单因素和正交试验结果作为训练样本,通过BP神经网络算法建立电火花沉积工艺参数与涂层厚度和表面粗糙度的工艺预测模型,并利用试验验证模型的准确性。根据NSGA-Ⅱ理论,以建立的工艺预测模型为适度函数,面向涂层表面粗糙度及厚度进行多目标工艺参数优化,得到钛合金电火花沉积加工的最优解集并进行试验检验。综上,本文主要从电火花沉积工艺原理出发,通过单因素试验分析工艺参数对涂层表面质量、界面行为及性能的影响规律,以单因素和正交试验数据为基础利用BP神经网络建立工艺预测模型并以建立模型作为NSGA-Ⅱ的适度函数进行多目标工艺参数优化,为今后电火花沉积工艺起到指导意义。
陈小虎[7](2019)在《Cr、Nb和Zr离子注入TC18钛合金表面结构及性能研究》文中进行了进一步梳理新型高强度TC18钛合金作为飞机关键部件的首选材料,能够有效减重,提高飞机机动性。但其表面易磨损,在海洋性气氛等恶劣环境发生腐蚀,加之其在交变载荷作用下的疲劳性能对表面缺陷和损伤敏感性高,这些均严重影响此类航空部件的服役寿命。本论文采用不同原子半径的Ti置换固溶元素Cr、Nb和Zr对TC18钛合金表面进行离子注入改性,以期提高TC18钛合金的表面综合性能。在改善钛合金耐磨损性能同时,亦探究三种金属离子注入对TC18钛合金抗疲劳性能和耐腐蚀性能的影响规律和机理,为今后离子注入技术在新型高强度TC18钛合金表面改性的工程应用中提供实验数据和理论依据。首先采用SEM、XPS、TEM、XRD、三维形貌测量仪等一系列分析测试方法系统地研究MEVVA离子注入对钛合金表面形貌特征、注入层化学元素分布以及表层微观组织结构的影响。然后研究1.0×1016ions/cm2、5.0×1016ions/cm2和1.0×1017ions/cm2剂量下Cr、Nb和Zr单独离子注入对TC18钛合金摩擦磨损行为、腐蚀行为和疲劳行为的影响规律,最后结合XPS、TEM和XRD等表层状态分析结果,探索离子注入参数、钛合金表层合金元素分布及组织结构、钛合金性能三者之间的关系,揭示不同合金元素离子注入对基体抗磨损性能、耐腐蚀性能和抗疲劳性能的影响规律和作用机理。研究发现,注入层中Cr、Nb和Zr元素的深度和浓度直接影响固溶强化的强弱,表面层平均位错密度和平均晶粒尺寸分别直接决定位错强化和细晶强化效果。基于XPS研究可知,随着注入剂量增加,Cr和Zr在注入层中的含量逐渐增加,二者固溶强化效果呈现上升趋势;Nb在注入层中含量则先增加后减小,其固溶强化和弥散强化综合效果呈先上升后下降的趋势。基于全谱拟合和Rietveld精修理论,对注入后样品表层相结构、平均晶粒尺寸、微应变和平均位错密度研究发现,随着注入剂量增加,Cr注入层中α相的平均晶粒尺寸先增加后减少,平均位错密度先减小后增加;Nb注入层中两相的平均晶粒尺寸先减小后增加,平均位错密度先增加后减少;Zr注入层中表层α相的平均位错密度随剂量先减少后增加,平均位错密度先增加后减少。TEM研究发现,由于高能离子的轰击,高剂量Cr和Zr注入表层形成不同厚度的非晶和纳米晶混合结构,内层为多晶结构;Nb注入表层形成完整的非晶层,内层为多晶体结构。TC18钛合金的磨损性能与注入表层中合金元素的固溶强化和弥散相强化效果、表面微观结构有直接的关系。Cr和Zr注入后,钛合金注入层的主要强化机制为固溶强化、位错强化和细晶强化。Nb注入层的主要强化机制为弥散强化、固溶强化、位错强化和细晶强化。其中,Nb注入对基体表层的综合强化效果最好,Zr注入次之,Cr注入最差。研究还发现,Cr、Nb和Zr注入层中强化因素的综合作用效果会随着注入剂量增加发生改变。随着注入剂量增加,Cr注入表层综合强化效果逐渐增大,Nb和Zr注入综合强化效果先增加后减小。所有注入剂量中,Cr和Zr注入剂量分别为1.0×1017ions/cm2和1.0×1016ions/cm2时,固溶强化、位错强化和细晶强化综合作用效果最强,二者注入后钛合金的表面硬度值最高,抗磨损性能最优;Nb注入剂量为5.0×1016ions/cm2时,其固溶强化、弥散强化、位错强化和细晶强化效果最佳,对基体的硬度和抗磨损性能的提高效果最明显。注入层的氧化膜厚度和结构、在腐蚀液中钝化膜的性能、缺陷密度以及晶界数量是影响TC18钛合金的腐蚀性能的主要因素。结合位错和晶界等缺陷的损伤影响规律分析发现,三种剂量Cr、Nb、Zr注入后,注入层更稳定、致密钝化膜层的保护效果大于晶界和位错等缺陷的损伤作用,TC18钛合金在3.5%Na Cl溶液中的耐腐蚀性能均得到不同程度地提高。电化学测试分析发现,Zr注入后试样的耐腐蚀性能最好,Nb注入试样次之,Cr试样最差。随着注入剂量增加,三种合金元素注入试样的耐腐蚀能力变化规律不同,Cr和Nb注入试样的耐腐蚀能力先减小后增加,Zr注入试样的耐腐蚀能力逐渐增加。另外,基于XPS分析可知,不同剂量合金元素注入后,表面形成的氧化膜厚度和组成不同。随着注入剂量的增加,Cr和Zr注入层表面氧化膜厚度先减小后增加,Nb注入层表面氧化膜厚度在一定剂量后开始减小。基于交流阻抗拟合研究发现,不同剂量Cr、Nb和Zr离子注入后TC18钛合金在电化学反应过程中均形成了两层保护性钝化膜,但膜层的性能和保护作用不同。Cr和Nb最表层钝化膜的电荷传递转移电阻显着增大,对基体起到主要保护作用;Zr注入时,底层的钝化膜电荷转移电阻明显升高,起到主要保护作用。其中,Cr、Nb和Zr注入剂量分别为1.0×1017ions/cm2、1.0×1016ions/cm2和1.0×1017ions/cm2时,其氧化膜厚度和钝化膜电荷转移电阻最大,综合保护作用最好,对基体耐腐蚀性能提高最明显。TC18钛合金的疲劳性能的主要影响因素有:表面形貌、固溶强化和弥散强化效果、残余应力、位错密度和晶粒尺寸等。综合不同金属元素注入层强化因素、残余应力和缺口敏感系数随剂量变化规律分析发现,由于表层强化因素和残余压应力的改善作用高于粗糙度因素损伤作用,高剂量Zr离子注入可以显着地提高基体在低载荷下的中值疲劳寿命,对TC18钛合金的抗疲劳性能改善效果最好;高剂量Cr离子注入对基体在低载荷下的中值疲劳寿命提高效果不明显,甚至在低剂量下,由注入层强化因素改善作用弱于粗糙度和残余拉应力因素的损伤作用,Cr离子注入后基体疲劳性能有一定程度地降低;Nb离子注入后,由于表面层强化因素和残余压应力的改善作用明显弱于缺口敏感系数的损伤作用,对TC18钛合金的中值疲劳寿命降低程度最大。另外,基于Arola–Ramulu模型,对注入后表面粗糙度变化引起的应力集中因子和相关的疲劳应力集中因素定量分析发现,Cr和Nb离子注入后钛合金的有效疲劳应力集中因素不同程度地增加,对疲劳性能造成损伤效果。随着注入剂量增加,Cr注入试样的表面缺口敏感系数先减小后增加,Nb注入试样的缺口敏感系数先增加后减小。Zr离子注入对TC18钛合金的有效疲劳应力集中因素影响较小。
李洋[8](2018)在《混粉准干式电火花表面强化45钢组织性能研究》文中提出在现代的机械生产制造过程中,模具的失效大多数是从表面开始的,如磨损、氧化、腐蚀等,如何提高模具表面的的耐磨性、抗氧化性和耐腐蚀性等引起了我们的广泛关注。通过混粉准干式电火花表面强化技术利用电火花放产生的瞬时高温高压条件下,强化粉末、强化电极材料与基体材料发生合金反应生成多相增强体,形成表面强化层。可以用较少量的特殊材料起到昂贵的整体材料难以实现的效果,提高材料的综合性能。本文采用不同的电极和混粉,对45钢进行电火花表面强化,探讨工艺参数对强化层组织、性能的影响,进而对H13钢进行电火花表面强化,获得了较好的表面强化层,并初步探讨了强化机理。本文利用数控电火花成型机床,首先选用钛电极混铝粉对45钢进行强化,确定最佳放电参数。在此最佳放电参数下,采用钛电极、碳电极和硬质合金电极分别在混铝粉、碳化硼粉和混合粉(铝粉与碳化硼粉1:1比例混合)条件下对45钢进行表面强化,探讨电极材料和混粉介质条件对强化层组织性能的影响。铝粉的加入可以明显改善强化层的表面组织形貌,使表面更光洁圆滑,降低表面粗糙度,碳化硼粉的加入可以明显提高强化层的显微硬度,混合粉(铝粉与碳化硼粉1:1比例混合)的加入,既可以改善强化层表面质量,还可以提高强化层厚度和硬度。获得的强化层耐磨性均明显高于基体材料,达到基体的34倍,其中钛电极条件下获得的强化层的显微硬度和耐磨性最佳,均优于碳电极和硬质合金YG8电极的强化层。在45钢强化的基础上,分别在煤油、雾及混铝粉准干式工作介质条件下对H13钢进行电火花表面强化,强化层的整体组织形貌均呈橘皮状,强化层硬度较基体原始H13钢的硬度得到大幅度提高,在混AL粉准干式工作介质条件下的平均显微硬度明显高于雾状和煤油介质条件下的强化层硬度。通过对强化层的成分和物相分析表明,强化层并不是强化材料在基体表面上的简单涂覆,电极材料和强化粉末均可以进到强化层内,与基体材料在高温高压条件下发生原位自生反应,生成强化相,起到强化作用。
应炜晟,韩福柱[9](2017)在《电火花强化工艺制造金刚石镀层实验研究》文中提出为实现金刚石工具的快速制造和在线快速修复,探索了一种简单快速的金刚石表面强化工艺方法的可行性。以金刚石颗粒和钴颗粒为主要成分,采用压制工艺制作电极,并用该电极在基体材料304不锈钢板上进行电火花强化实验,探究电极的压制压力、金刚石含量、加工电流和加工时间等参数对实验效果的影响规律。用镀钛金刚石电极加工5 min,可得到表面上金刚石颗粒的表面积分数为13.5%、厚度为400μm的强化层,且该强化层具有很好的磨削性能。
刘宗阳[10](2016)在《电火花沉积Ni201修复层应力场数值模拟及界面行为的研究》文中进行了进一步梳理电火花沉积作为一种表面强化修复技术,其实质是一种微弧焊接工艺,对受损机械零部件的修复强化具有重要意义。本文采用DHD-6000型电火花沉积设备在Q235基体表面制备了Ni201修复改性层,对Ni201修复层的界面行为进行了深入研究。并通过建立有限元分析模型,对电火花沉积温度场和应力场进行了模拟分析。利用有限元分析软件ANSYS对电火花沉积温度场和应力场分布规律进行了研究。选取Gauss热源模型,施加合理的热边界条件和位移约束条件,先模拟计算温度场,然后再模拟分析应力场。分析结果显示,基体的温度随着沉积热源的移动而发生剧烈的变化,热应力主要分布在温度梯度较大的区域,沿沉积中心线方向上的纵向残余应力均表现为拉应力,最大值约为245MPa,横向残余应力在沉积起始和结束的两个区域均呈现出压应力,压应力最大为227.5MPa,与经典理论的结果基本吻合。选取弧比、能量输出幅度、频率等不同工艺参数,进行电火花沉积实验,利用电子扫描显微镜、能谱仪、X射线衍射等检测方法,研究了修复层与基体结合界面的微观结构、元素分布、相组成以及修复层表面残余应力。研究结果表明,Ni201修复层组织均匀致密,修复层界面主要由Fe10.8Ni、(Fe,Ni)、CoFe15.7等新相组成,基体元素与修复层元素之间相互扩散形成冶金结合方式,说明电火花沉积的修复层与基体不是简单的机械结合。经X射线衍射仪器检测,修复层表面残余应力随着能量输出幅度和弧比的增加而增大,但均未超出材料的屈服极限。根据电火花沉积实验的分析结果,通过设计正交实验来对比分析频率、能量输出幅度和弧比三个因素对修复层表面残余应力的影响程度,优化电火花沉积工艺,为降低修复层表面残余应力提供理论参考。结果表明,这三个因素对表面残余应力影响的程度由强到弱的顺序依次为弧比、能量输出幅度、频率。根据正交实验结果以及修复层界面结合的情况进行综合分析,得到电火花沉积修复层较好的工艺参数为:频率1000 Hz、弧比35%、能量输出幅度40%。
二、电火花强化工艺的合理应用(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、电火花强化工艺的合理应用(论文提纲范文)
(1)影响电火花强化层裂纹萌生和扩展关键性因素研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 表面强化技术进展 |
1.3 电火花表面强化技术研究进展 |
1.4 表面强化层裂纹的萌生和扩展概述 |
1.5 课题研究的背景和意义 |
1.6 本课题研究目的及主要研究内容 |
第2章 混粉准干式电火花表面强化技术强化机理 |
2.1 混粉准干式电火花强化TC4钛合金表面技术简介 |
2.2 混粉准干式电火花强化机理 |
2.2.1 电火花放电过程 |
2.2.2 强化层的生成过程 |
2.3 强化层裂纹的生成机理 |
2.3.1 强化层裂纹生成的主要来源 |
2.3.2 强化层裂纹生成模型 |
2.4 本章小结 |
第3章 试验设备材料及研究分析方法 |
3.1 实验材料 |
3.1.1 基体材料 |
3.1.2 电极材料 |
3.1.3 混粉强化颗粒种类 |
3.2 实验设备 |
3.3 实验参数与方法 |
3.4 裂纹萌生和扩展的研究方法 |
3.4.1 裂纹萌生和扩展的分类 |
3.4.2 裂纹萌生和扩展的研究方法 |
3.5 本章小结 |
第4章 电火花表面强化层应力场数值模拟 |
4.1 ABAQUS有限元仿真模拟软件简介 |
4.2 热源模型建立 |
4.3 热应力模型 |
4.4 表面强化层应力场模拟分析 |
4.4.1 放电瞬间不同峰值电流电火花放电对应力场的影响 |
4.4.2 放电瞬间不同脉冲宽度对应力场的影响 |
4.4.3 放电瞬间不同粉末种类电火花放电对应力场的影响 |
4.5 高温试验后表面强化层应力场模拟分析 |
4.5.1 高温试验后不同峰值电流加工的强化层应力场变化 |
4.5.2 高温试验后不同脉冲宽度加工的强化层应力场变化 |
4.5.3 高温试验后不同粉末种类加工的强化层应力场变化 |
4.6 本章小结 |
第5章 不同加工条件下强化层裂纹萌生和扩展情况研究 |
5.1 不同加工条件下TC4钛合金强化层裂纹萌生和扩展情况分析 |
5.1.1 峰值电流对强化层裂纹萌生和扩展的影响 |
5.1.2 脉冲宽度对强化层裂纹萌生和扩展的影响 |
5.1.3 混粉种类对强化层裂纹萌生和扩展的影响 |
5.2 不同加工条件下强化层耐高温试验后裂纹萌生和扩展情况分析 |
5.2.1 峰值电流对强化层高温试验后裂纹萌生和扩展的影响 |
5.2.2 脉冲宽度对强化层高温试验后裂纹萌生和扩展的影响 |
5.2.3 混粉种类对强化层高温试验后裂纹萌生和扩展的影响 |
5.3 混合粉末种类对强化层裂纹萌生和扩展的情况分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 结论与展望 |
6.1 结论 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
(2)炮钢表面沉积自润滑涂层的摩擦磨损机理研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 选题的背景及意义 |
1.2 固体润滑剂 |
1.2.1 固体润滑剂概述 |
1.2.2 镍基MoS_2复合涂层研究现状 |
1.2.3 MoS_2与石墨的协同作用研究现状 |
1.3 电火花沉积技术 |
1.3.1 电火花沉积技术的发展历史 |
1.3.2 电火花沉积工艺参数对涂层性能的影响 |
1.3.3 电火花沉积技术的研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 试验材料及方法 |
2.1 试验材料 |
2.1.1 基体材料选用 |
2.1.2 涂层材料选用 |
2.2 自润滑复合材料的制备方法 |
2.3 自润滑复合涂层的制备方法 |
2.4 性能测试方法 |
2.4.1 微观性能及组成成分表征手段 |
2.4.2 涂层力学性能测试 |
2.4.3 摩擦磨损性能测试 |
2.5 本章小结 |
第3章 自润滑复合材料及涂层的制备 |
3.1 自润滑复合材料设计 |
3.1.1 自润滑复合材料成分选定 |
3.1.2 自润滑复合材料中成分含量的选定 |
3.2 自润滑复合材料的制备 |
3.3 自润滑复合材料性能测试 |
3.3.1 微观组织及物相分析 |
3.3.2 摩擦磨损性能分析 |
3.4 自润滑复合涂层的制备 |
3.5 本章小结 |
第4章 Ni-MoS_2涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能 |
4.1 Ni-MoS_2涂层微观结构及成分分析 |
4.1.1 微观形貌分析 |
4.1.2 物相分析 |
4.1.3 制备中反应的热力学计算 |
4.2 CrNi3MoVA钢及Ni-MoS_2涂层的纳米力学性能分析 |
4.3 CrNi3MoVA钢及Ni-MoS_2涂层的摩擦磨损性能分析 |
4.3.1 CrNi3MoVA钢及Ni-MoS_2涂层的摩擦表面形貌 |
4.3.2 CrNi3MoVA钢和Ni-MoS_2涂层的摩擦系数 |
4.3.3 CrNi3MoVA钢和Ni-MoS_2涂层的磨损质量及磨损率 |
4.4 本章小结 |
第5章 Ni-MoS_2-C涂层的微观组织结构和摩擦磨损性能 |
5.1 Ni-MoS_2-C涂层微观结构及成分分析 |
5.1.1 微观形貌分析 |
5.1.2 物相分析 |
5.1.3 制备中反应的热力学计算 |
5.2 Ni-MoS_2-C涂层的纳米力学性能分析 |
5.3 Ni-MoS_2-C涂层的摩擦磨损性能分析 |
5.3.1 Ni-MoS_2-C涂层的摩擦表面形貌 |
5.3.2 Ni-MoS_2-C涂层的摩擦系数 |
5.3.3 Ni-MoS_2-C涂层的磨损质量及磨损率 |
5.4 本章小结 |
第6章 不同配副和载荷下涂层摩擦磨损性能 |
6.1 配副对涂层的摩擦磨损性能影响 |
6.1.1 不同配副对磨损表面形貌的影响 |
6.1.2 不同配副对摩擦系数的影响 |
6.1.3 不同配副对磨损率的影响 |
6.2 载荷对涂层的摩擦磨损性能影响 |
6.2.1 载荷变化对磨损表面形貌的影响 |
6.2.2 载荷变化对摩擦系数的影响 |
6.2.3 载荷变化对磨损率的影响 |
6.3 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
致谢 |
(3)DD6合金表面电火花沉积涂层抗氧化性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 国内外高温合金发展概况 |
1.2.1 国外镍基单晶高温合金发展概况 |
1.2.2 国内镍基单晶高温合金发展概况 |
1.3 合金的的氧化机理 |
1.4 高温防护涂层 |
1.4.1 铝化物涂层 |
1.4.2 改性铝化物涂层 |
1.4.3 MCrAlY包覆涂层 |
1.4.4 热障涂层 |
1.4.5 新型高温防护涂层 |
1.5 涂层的退化 |
1.6 本文研究的主要内容 |
第2章 电火花沉积技术概述 |
2.1 引言 |
2.2 电火花沉积原理及特点 |
2.3 电火花沉积设备 |
2.3.1 振动电极式强化设备 |
2.3.2 旋转电极式强化设备 |
2.3.3 数控式电火花强化设备 |
2.4 电火花工艺研究进展 |
2.4.1 工艺参数优化 |
2.4.2 加工介质 |
2.4.3 电极材料选择 |
2.4.4 复合沉积 |
2.5 电火花沉积耐高温涂层研究进展 |
2.6 电火花沉积技术的应用 |
第3章 实验材料和方法 |
3.1 基体和涂层材料 |
3.2 涂层制备 |
3.3 高温氧化实验 |
3.4 样品检测方法简介 |
3.4.1 扫描电子显微镜(SEM) |
3.4.2 X射线能谱仪(EDS) |
3.4.3 X射线衍射分析(XRD) |
第4章 DD6 合金表面电火花沉积AlCoCrFeNi高熵合金涂层的抗氧化性 |
4.1 引言 |
4.2 AlCoCrFeNi涂层的组织结构 |
4.3 恒温氧化行为 |
4.3.1 氧化动力学曲线 |
4.3.2 氧化分析 |
4.4 氧化后涂层体系的互扩散行为 |
4.5 本章小结 |
第5章 DD6 合金表面电火花沉积DD6 微晶涂层的抗氧化性 |
5.1 引言 |
5.2 DD6 微晶涂层的组织结构 |
5.3 恒温氧化行为 |
5.3.1 氧化动力学曲线 |
5.3.2 氧化分析 |
5.4 氧化后涂层体系的互扩散行为 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果 |
致谢 |
(4)电火花沉积Ti(C,N)和WC-Ni基金属陶瓷涂层的组织及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究背景及意义 |
1.2 电火花沉积技术概述 |
1.2.1 电火花沉积技术的原理及特点 |
1.2.3 电火花沉积技术的应用 |
1.2.4 电火花沉积技术的国内外研究现状 |
1.3 金属陶瓷涂层研究概述 |
1.3.1 金属陶瓷的性质及应用 |
1.3.2 金属陶瓷涂层制备技术的研究现状 |
1.4 本文主要研究内容 |
第2章 试验材料、方法和设备 |
2.1 试验材料 |
2.2 试验方法和设备 |
2.2.1 电火花沉积层的制备 |
2.2.2 电火花沉积层厚度的测量 |
2.2.3 电火花沉积层表面粗糙度的测量 |
2.2.4 电火花沉积层的显微组织观察和物相分析 |
2.2.5 电火花沉积层显微硬度测试 |
2.2.6 电火花沉积层的摩擦磨损性能测试 |
第3章 电火花沉积Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的组织结构与性能 |
3.1 引言 |
3.2 工艺参数对电火花沉积Ti(C,N)基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
3.2.1 沉积功率对Ti(C,N)基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
3.2.2 输出电压对Ti(C,N)基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
3.2.3 放电频率对Ti(C,N)基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
3.2.4 比沉积时间对Ti(C,N)基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
3.3 工艺参数对电火花沉积Ti(C,N)基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
3.3.1 沉积功率对Ti(C,N)基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
3.3.2 输出电压对Ti(C,N)基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
3.3.3 放电频率对Ti(C,N)基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
3.3.4 比沉积时间对Ti(C,N)基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
3.4 电火花沉积Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的微观组织结构分析 |
3.4.1 Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的物相分析 |
3.4.2 Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的表面形貌 |
3.4.3 Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的组织结构分析 |
3.5 电火花沉积Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的性能分析 |
3.5.1 Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的显微硬度 |
3.5.2 Ti(C,N)基金属陶瓷涂层的摩擦磨损性能 |
3.6 本章小结 |
第4章 电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层的组织结构与性能 |
4.1 引言 |
4.2 工艺参数对电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
4.2.1 沉积功率对WC-Ni基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
4.2.2 输出电压对WC-Ni基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
4.2.3 放电频率对WC-Ni基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
4.2.4 比沉积时间对WC-Ni基金属陶瓷涂层厚度的影响 |
4.3 工艺参数对电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
4.3.1 沉积功率对WC-Ni基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
4.3.2 输出电压对WC-Ni基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
4.3.3 放电频率对WC-Ni基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
4.3.4 比沉积时间对WC-Ni基金属陶瓷涂层表面粗糙度的影响 |
4.4 电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层的微观组织结构分析 |
4.4.1 WC-Ni基金属陶瓷涂层的物相分析 |
4.4.2 WC-Ni基金属陶瓷涂层的表面形貌 |
4.4.3 WC-Ni基金属陶瓷涂层的组织结构分析 |
4.5 电火花沉积WC-Ni基金属陶瓷涂层的性能分析 |
4.5.1 WC-Ni基金属陶瓷涂层的显微硬度 |
4.5.2 WC-Ni基金属陶瓷涂层的摩擦磨损性能 |
4.6 本章小结 |
第5章 过渡层对电火花沉积金属陶瓷涂层的组织和性能的影响 |
5.1 引言 |
5.2 以Ni、Mo为过渡层的金属陶瓷复合涂层制备方案 |
5.3 Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的微观组织结构分析 |
5.3.1 Ni/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的微观组织结构分析 |
5.3.2 Mo/Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的微观组织结构分析 |
5.4 Ti(C,N)金属陶瓷复合涂层的性能分析 |
5.4.1 复合涂层的显微硬度 |
5.4.2 复合涂层的摩擦磨损性能 |
5.5 电火花沉积WC-Ni金属陶瓷复合涂层的微观组织结构分析 |
5.5.1 Ni/WC-Ni金属陶瓷复合涂层的微观组织结构分析 |
5.5.2 Mo/WC-Ni金属陶瓷复合涂层的微观组织结构分析 |
5.6 电火花沉积WC-Ni金属陶瓷复合涂层的性能分析 |
5.6.1 复合涂层的显微硬度 |
5.6.2 复合涂层的摩擦磨损性能 |
5.7 本章小结 |
第6章 结论 |
参考文献 |
作者简介及在学期间所取得的科研成果 |
致谢 |
(5)非晶碳膜复合层次微纳结构表面的制备及抗垢性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 换热表面表面抗污垢附着研究 |
1.2.1 阻垢剂 |
1.2.2 阻垢设计 |
1.2.3 换热表面抗垢涂层 |
1.2.4 影响涂层抗垢性能的因素 |
1.3 电火花加工制备金属基疏水表面研究现状 |
1.3.1 疏水表面常见制备方法 |
1.3.2 电火花加工制备疏水表面技术 |
1.4 非晶碳薄膜疏水性研究 |
1.5 表面润湿模型 |
1.6 本文的研究目的、意义、主要研究内容和创新之处 |
1.6.1 研究目的和研究意义 |
1.6.2 主要研究内容 |
1.6.3 本论文的研究方法、思路和技术路线 |
第二章 铜基层次微纳结构表面的构筑 |
2.1 引言 |
2.2 电火花成型工艺制备层次微纳结构(HMNS)实验设计 |
2.2.1 电火花成型工艺参数的选择 |
2.2.2 电火花制备HMNS正交试验设计 |
2.3 实验部分 |
2.3.1 实验材料 |
2.3.2 实验仪器、设备和药品试剂 |
2.3.3 试样的前后处理和制备 |
2.3.4 试样测试数据处理 |
2.4 铜基层次微纳结构(HMNS)表面 |
2.5 基于电火花成型工艺的铜基层次微纳结构(HMNS)构筑机理 |
2.6 电火花成型工艺制备HMNS正交试验结果分析 |
2.7 本章小结 |
第三章 单一电火花成型工艺参数对铜基HMNS表面特性和表面接触角滞后性的影响研究 |
3.1 引言 |
3.2 单一电火花成型工艺参数对铜基HMNS表面的影响 |
3.2.1 电流 |
3.2.2 脉宽 |
3.2.3 占空比 |
3.2.4 间隙电压 |
3.3 铜基层次微纳结构(HMNS)表面接触角滞后性分析 |
3.3.1 实验工艺参数 |
3.3.2 HMNS微观形貌和表面成分 |
3.3.3 脉宽参数对铜基HMNS表面润湿性的影响分析 |
3.3.4 铜基HMNS表面接触角滞后性分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 磁控溅射制备疏水性非晶碳膜 |
4.1 前言 |
4.2 实验部分 |
4.2.1 试样准备 |
4.2.2 实验仪器和耗材 |
4.2.3 试样的前后处理和制备 |
4.3 疏水性非晶碳膜表征 |
4.3.1 疏水性非晶碳膜表面形貌 |
4.3.2 疏水性非晶碳膜结构 |
4.3.3 疏水性非晶碳膜润湿性和表面能 |
4.3.4 非晶碳膜结构对润湿性和表面能的影响 |
4.3.5 讨论 |
4.4 本章小结 |
第五章 铜基HMNS表面抗垢性能和池沸腾传热强化研究 |
5.1 前言 |
5.2 实验部分 |
5.2.1 试样准备 |
5.2.2 实验仪器和耗材 |
5.2.3 试样的前后处理和制备 |
5.2.4 铜基HMNS表面抗垢性能实验 |
5.2.5 铜基HMNS表面池沸腾强化传热实验 |
5.2.6 实验数据的不确定性分析 |
5.3 铜基HMNS表面特性 |
5.3.1 表面形貌和化学成分 |
5.3.2 表面粗糙度和疏水性 |
5.3.3 耐腐蚀性能 |
5.4 铜基HMNS表面抗垢性能分析 |
5.4.1 污垢热阻曲线分析 |
5.4.2 表面特性对污垢诱导期和R_f max的影响 |
5.4.3 污垢实验后铜基HMNS表面分析 |
5.5 铜基HMNS表面池沸腾传热强化分析 |
5.5.1 池沸腾传热强化分析 |
5.5.2 实验稳定性分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 非晶碳膜复合HMNS表面制备、表征及抗垢性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 实验部分 |
6.2.1 试样准备 |
6.2.2 实验仪器和耗材 |
6.2.3 试样的前后处理和制备 |
6.2.4 非晶碳膜复合HMNS表面抗垢性能实验 |
6.3 非晶碳膜复合HMNS表面特性 |
6.3.1 表面形貌和化学成分 |
6.3.2 表面润湿性 |
6.3.3 耐腐蚀性 |
6.4 非晶碳膜复合HMNS表面抗垢性能结果 |
6.5 讨论与分析 |
6.6 本章小结 |
第七章 结论 |
本文的特色与创新 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的论文 |
攻读学位期间参加的科研项目 |
致谢 |
(6)钛合金电火花沉积涂层微观组织及工艺优化研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 研究背景 |
1.2 电火花沉积技术国内外研究现状 |
1.2.1 电火花沉积技术理论研究现状 |
1.2.2 电火花沉积涂层微观组织研究现状 |
1.2.3 电火花沉积涂层性能研究现状 |
1.3 本文研究意义及研究内容 |
1.3.1 本文研究意义 |
1.3.2 本文研究内容 |
第二章 电火花沉积涂层表面质量研究 |
2.1 钛合金电火花沉积加工试验条件 |
2.1.1 试验材料及装置 |
2.1.2 工艺规律试验设计 |
2.1.3 试样金相制备及涂层制备 |
2.2 工艺参数对涂层表面形貌影响 |
2.2.1 沉积电压的影响 |
2.2.2 沉积频率的影响 |
2.2.3 比沉积时间的影响 |
2.3 工艺参数对涂层表面粗糙度影响 |
2.3.1 沉积电压的影响 |
2.3.2 沉积频率的影响 |
2.3.3 比沉积时间的影响 |
本章小结 |
第三章 电火花沉积涂层界面及性能研究 |
3.1 涂层物相分析 |
3.2 涂层界面研究 |
3.2.1 涂层界面形貌分析 |
3.2.2 涂层界面元素扩散分析 |
3.3 工艺参数对涂层厚度影响 |
3.3.1 沉积电压的影响 |
3.3.2 沉积频率的影响 |
3.3.3 比沉积时间的影响 |
3.4 工艺参数对涂层硬度影响 |
3.4.1 沉积电压的影响 |
3.4.2 沉积频率的影响 |
3.4.3 比沉积时间的影响 |
本章小结 |
第四章 电火花沉积涂层工艺参数优化研究 |
4.1 工艺规律优化试验设计及结果分析 |
4.2 基于BP神经网络的工艺预测模型 |
4.2.1 BP神经网络模型建立 |
4.2.2 工艺模型试验验证 |
4.3 基于NSGA-Ⅱ的电火花沉积工艺参数优化 |
4.3.1 工艺参数优化求解过程 |
4.3.2 工艺参数优化结果与试验验证 |
本章小结 |
第五章 结论与展望 |
5.1 结论 |
5.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
(7)Cr、Nb和Zr离子注入TC18钛合金表面结构及性能研究(论文提纲范文)
摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 航空用钛合金和TC18 钛合金简介 |
1.2.1 钛合金航空应用发展及应用分类 |
1.2.2 TC18 钛合金性能、应用及研究现状 |
1.3 航空用钛合金材料失效综述 |
1.3.1 航空钛合金在应用中遇到的问题 |
1.3.2 钛合金的磨损失效 |
1.3.3 钛合金的腐蚀失效 |
1.3.4 钛合金的疲劳失效 |
1.4 钛合金表面改性方法及离子注入技术研究进展 |
1.4.1 钛合金表面改性技术综述 |
1.4.2 离子注入表面改性技术及其研究动态 |
1.5 选题意义和主要研究内容 |
1.5.1 选题意义 |
1.5.2 离子注入的选择 |
1.5.3 主要研究内容 |
1.5.4 技术路线图 |
第二章 试验研究方法 |
2.1 试验基体材料与试样 |
2.1.1 试验基体材料 |
2.1.2 试样准备 |
2.2 MEVVA离子注入 |
2.3 表面及改性层结构表征 |
2.3.1 表面形貌观察与表面粗糙度分测试析方法 |
2.3.2 表层组织结构测试分析方法 |
2.4 力学性能测试分析方法 |
2.4.1 硬度及弹性模量表征方法 |
2.4.2 残余应力测试方法 |
2.4.3 摩擦磨损性能测试分析方法 |
2.5 腐蚀性能测试分析方法 |
2.6 疲劳性能测试分析方法 |
2.6.1 疲劳试样准备 |
2.6.2 疲劳试验方法 |
第三章 Cr、Nb和Zr离子注入TC18 钛合金微观形貌、化学成分和微观组织结构 |
3.1 前言 |
3.2 Cr、Nb、Zr注入前后TC18 钛合金表面微观形貌 |
3.2.1 表面SEM形貌分析 |
3.2.2 表面AFM三维形貌分析 |
3.2.3 表面宏观三维形貌及粗糙度分析 |
3.3 Cr、Nb、Zr注入前后TC18 钛合金元素表面分布和深度分布 |
3.3.1 离子注入前后TC18 钛合金后合金元素表面分布 |
3.3.2 离子注入前后TC18 钛合金后合金元素深度分布 |
3.4 Cr、Nb、Zr注入前后TC18 钛合金表层微观结构表征 |
3.4.1 Cr、Nb、Zr注入前后TC18 钛合金截面TEM分析 |
3.4.2 Cr、Nb、Zr注入前后TC18 钛合金XRD分析 |
3.5 本章小结 |
第四章 Cr、Nb和 Zr离子注入对TC18 钛合金力学性能影响研究 |
4.1 引言 |
4.2 残余应力分析 |
4.3 离子注入前后TC18 钛合金纳米压入分析 |
4.4 离子注入前后TC18 钛合金滑动摩擦磨损性能研究 |
4.4.1 室温不同载荷时Cr、Nb和 Zr离子注入后表面改性层的摩擦磨损 |
4.4.2 室温不同转速时Cr、Nb和 Zr离子注入后表面改性层的摩擦磨损 |
4.5 Cr、Nb和 Zr离子注入对TC18 钛合金磨损性能影响规律及作用机理分析 |
4.5.1 Cr离子注入对TC18 钛合金磨损性能的影响规律及作用机理分析 |
4.5.2 Nb离子注入对TC18 钛合金磨损性能的影响规律影响规律及作用机理分析 |
4.5.3 Zr离子注入对TC18 钛合金磨损性能的影响规律影响规律及作用机理分析 |
4.6 本章小结 |
第五章 Cr、Nb和 Zr离子注入对TC18 钛合金耐腐蚀性能影响 |
5.1 引言 |
5.2 Cr、Nb、Zr离子注入前后TC18 钛合金表面的电化学腐蚀性能 |
5.2.1 Cr注入后TC18 钛合金在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀性能 |
5.2.2 Nb注入后TC18 钛合金在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀性能 |
5.2.3 Zr注入后TC18 钛合金在3.5%Na Cl溶液中的腐蚀性能 |
5.3 Cr、Nb和 Zr离子注入前后TC18 钛合金静态全浸泡腐蚀性能 |
5.3.1 Cr注入后TC18 钛合金在模拟海水溶液中的腐蚀性能 |
5.3.2 Nb注入后TC18 钛合金在模拟海水溶液中的腐蚀性能 |
5.3.3 Zr注入后TC18 钛合金在模拟海水溶液中的腐蚀性能 |
5.4 离子注入对TC18 钛合金腐蚀性能的影响规律及作用机理分析 |
5.4.1 Cr离子注入对TC18 钛合金腐蚀性能的影响规律及作用机理分析 |
5.4.2 Nb离子注入对TC18 钛合金腐蚀性能的影响规律及作用机理分析 |
5.4.3 Zr离子注入对TC18 钛合金腐蚀性能的影响规律及作用机理分析 |
5.5 本章小结 |
第六章 Cr、Nb和 Zr离子注入对TC18 钛合金疲劳性能的影响研究 |
6.1 引言 |
6.2 Cr、Nb和 Zr离子注入对TC18 钛合金疲劳寿命的影响 |
6.2.1 TC18 钛合金基体疲劳性能 |
6.2.2 Cr离子注入对TC18 钛合金疲劳寿命影响 |
6.2.3 Nb离子注入对TC18 钛合金疲劳寿命影响 |
6.2.4 Zr离子注入对TC18 钛合金疲劳寿命影响 |
6.3 Cr、Nb和 Zr离子注入试样疲劳断口微观形貌特征 |
6.3.1 TC18 钛合金基体疲劳断口形貌 |
6.3.2 Cr离子注入改性TC18 钛合金疲劳断口形貌 |
6.3.3 Nb离子注入改性TC18 钛合金疲劳断口形貌 |
6.3.4 Zr离子注入改性TC18 钛合金基体断口形貌 |
6.4 Cr、Nb和 Zr离子注入对TC18 钛合金疲劳性能影响规律及作用机理分析 |
6.4.1 Cr离子注入对TC18 钛合金疲劳性能影响规律及作用机理分析 |
6.4.2 Nb离子注入对TC18 钛合金疲劳性能影响规律及作用机理分析 |
6.4.3 Zr离子注入对TC18 钛合金疲劳性能影响规律及作用机理分析 |
6.5 本章小结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 主要创新点 |
7.3 展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(8)混粉准干式电火花表面强化45钢组织性能研究(论文提纲范文)
中文摘要 |
abstract |
第一章 绪论 |
1.1 表面强化技术 |
1.2 混粉准干式电火花表面强化技术 |
1.2.1 混粉准干式电火花表面强化原理 |
1.2.2 混粉准干式电火花加工的基本条件 |
1.2.3 混粉准干式电火花表面强化过程 |
1.2.4 混粉准干式电火花表面强化的特点 |
1.3 混粉准干式电火花表面强化的主要参数 |
1.3.1 混粉准干式电火花表面强化的放电参数 |
1.3.2 电极材料 |
1.3.3 介质条件 |
1.4 电火花表面强化技术研究现状及发展趋势 |
1.4.1 普通介质中电火花放电表面强化 |
1.4.2 在介质中混入强化粉末电火花表面强化 |
1.5 课题意义 |
1.6 主要研究内容 |
第二章 工艺过程及检测方法 |
2.1 基体材料 |
2.2 强化层的制备过程及实验参数 |
2.2.1 强化层的制备过程 |
2.2.2 实验电参数 |
2.2.3 电极材料的选用 |
2.2.4 强化粉末的选择 |
2.3 强化层组织性能检测 |
2.3.1 强化层组织检测 |
2.3.2 强化层截面组织检测 |
2.3.3 显微硬度检测 |
2.3.4 X射线衍射分析设备及方法 |
2.3.5 摩擦磨损试验设备及方法 |
第三章 混粉准干式电火花表面强化45钢工艺参数优化 |
3.1 引言 |
3.2 极性对强化层组织形貌的影响 |
3.3 峰值电流对强化层组织形貌的影响 |
3.4 脉冲宽度对强化层组织形貌的影响 |
3.5 脉冲间隔对强化层组织形貌的影响 |
3.6 强化层截面分析 |
3.7 本章总结 |
第四章 混粉准干式电火花表面强化45钢组织研究 |
4.1 引言 |
4.2 钛电极 |
4.2.1 显微组织形貌分析 |
4.2.2 强化层的成分分析 |
4.2.3 强化层截面组织形貌分析 |
4.2.4 强化层的相结构分析 |
4.3 碳电极 |
4.3.1 显微组织形貌分析 |
4.3.2 强化层截面组织形貌分析 |
4.3.3 强化层的成分分析 |
4.3.4 强化层的相结构分析 |
4.4 硬质合金YG8电极 |
4.4.1 强化层组织形貌分析 |
4.4.2 强化层截面组织形貌分析 |
4.4.3 强化层的成分分析 |
4.4.4 强化层的相结构分析 |
4.7 本章总结 |
第五章 混粉准干式电火花表面强化45钢性能研究 |
5.1 引言 |
5.2 不同电极强化层硬度分析 |
5.2.1 钛电极强化层的显微硬度 |
5.2.2 碳电极强化层的显微硬度 |
5.2.3 YG8电极强化层的显微硬度 |
5.3 不同电极强化层的抗摩擦磨损性能 |
5.4 本章总结 |
第六章 电火花表面强化H13钢组织性能研究 |
6.1 引言 |
6.2 H13钢强化层微观组织形貌 |
6.3 强化层截面的微观组织形貌 |
6.4 强化层的相结构分析 |
6.5 强化层硬度测试 |
6.6 本章总结 |
第七章 结论与展望 |
7.1 结论 |
7.2 后续工作 |
参考文献 |
致谢 |
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文 |
(9)电火花强化工艺制造金刚石镀层实验研究(论文提纲范文)
1 实验步骤与实验参数 |
1.1 电极的制备方法 |
1.2 实验装置及参数 |
1.3 实验结果的评价方法 |
2 结果与讨论 |
2.1 电极压制压力对实验效果的影响 |
2.2 加工电流对实验效果的影响 |
2.3 电极中的金刚石含量对实验效果的影响 |
2.4 加工时间对实验效果的影响 |
2.5 磨削能力的对比及拉曼光谱检测结果 |
3 结论与展望 |
(10)电火花沉积Ni201修复层应力场数值模拟及界面行为的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 课题来源 |
1.2 课题背景和意义 |
1.3 电火花沉积技术国内外研究现状 |
1.3.1 电火花沉积技术概况 |
1.3.2 电火花沉积层结合强度的研究现状 |
1.3.3 电火花沉积层耐磨性能的研究现状 |
1.3.4 电火花沉积有限元模拟的研究概述 |
1.3.5 电火花沉积技术的发展趋势 |
1.4 电火花沉积技术的应用 |
1.4.1 电火花沉积在电力行业的应用 |
1.4.2 电火花沉积在模具修复中的应用 |
1.4.3 电火花沉积在航空领域的应用 |
1.5 研究目的及内容 |
1.5.1 研究目的 |
1.5.2 研究内容 |
1.6 本文结构 |
第二章 电火花沉积有限元分析的理论基础 |
2.1 引言 |
2.2 电火花沉积有限元模型的简化 |
2.3 电火花沉积温度场理论分析 |
2.3.1 温度场的基本方程 |
2.3.2 热源模型 |
2.4 电火花沉积应力场理论分析 |
2.4.1 屈服准则 |
2.4.2 流动准则 |
2.4.3 强化准则 |
2.4.4 应力应变关系 |
2.4.5 平衡方程 |
2.5 本章小结 |
第三章 电火花沉积温度场和应力场数值模拟 |
3.1 模型假设 |
3.2 温度场数值模拟 |
3.2.1 建模及网格划分前处理 |
3.2.2 加载计算 |
3.2.3 温度场的分布 |
3.2.4 基体上各节点温度变化分析 |
3.3 应力场数值模拟 |
3.3.1 分析单元转化 |
3.3.2 定义材料属性 |
3.3.3 施加约束 |
3.3.4 沉积过程应力结果分析 |
3.3.5 沉积残余应力结果分析 |
3.4 本章小结 |
第四章 实验材料、设备及方法 |
4.1 实验材料 |
4.1.1 基体材料 |
4.1.2 电极材料 |
4.2 实验设备及检测仪器 |
4.2.1 沉积设备 |
4.2.2 检测设备 |
4.3 实验过程 |
4.3.1 电极极性选择 |
4.3.2 修复层制备 |
4.3.3 检测试样制备 |
4.4 检测方法 |
4.4.1 修复层形貌及金相显微组织观察 |
4.4.2 修复层界面微观组织 |
4.4.3 修复层界面物相及表面残余应力分析 |
第五章 电火花沉积Ni201修复层界面行为研究 |
5.1 引言 |
5.2 实验方法 |
5.3 实验结果与分析 |
5.3.1 修复层界面微观形貌 |
5.3.2 修复层界面元素分布 |
5.3.3 修复层界面物相结构分析 |
5.3.4 修复层表面残余应力分析 |
5.4 界面结合机理分析 |
5.5 电火花沉积工艺优化 |
5.5.1 正交试验方案 |
5.5.2 试验结果分析 |
5.6 本章小结 |
第六章 全文总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
致谢 |
攻读学位期间的研究成果 |
四、电火花强化工艺的合理应用(论文参考文献)
- [1]影响电火花强化层裂纹萌生和扩展关键性因素研究[D]. 赵俊领. 天津职业技术师范大学, 2021(06)
- [2]炮钢表面沉积自润滑涂层的摩擦磨损机理研究[D]. 孔凡亮. 沈阳理工大学, 2021(01)
- [3]DD6合金表面电火花沉积涂层抗氧化性能研究[D]. 梁婷. 沈阳理工大学, 2021(01)
- [4]电火花沉积Ti(C,N)和WC-Ni基金属陶瓷涂层的组织及性能研究[D]. 耿铭章. 吉林大学, 2020(08)
- [5]非晶碳膜复合层次微纳结构表面的制备及抗垢性能研究[D]. 何照荣. 广东工业大学, 2019
- [6]钛合金电火花沉积涂层微观组织及工艺优化研究[D]. 王天姝. 大连交通大学, 2019(08)
- [7]Cr、Nb和Zr离子注入TC18钛合金表面结构及性能研究[D]. 陈小虎. 南京航空航天大学, 2019(01)
- [8]混粉准干式电火花表面强化45钢组织性能研究[D]. 李洋. 天津职业技术师范大学, 2018(01)
- [9]电火花强化工艺制造金刚石镀层实验研究[J]. 应炜晟,韩福柱. 电加工与模具, 2017(02)
- [10]电火花沉积Ni201修复层应力场数值模拟及界面行为的研究[D]. 刘宗阳. 江西理工大学, 2016(05)