新型奥氏体耐热铸钢合金设计和N/C比对其蠕变与凝固行为的影响
发布时间：2021-06-23 19:26
为了满足环保和燃油法规要求,近年汽车发动机排气部件的服役温度大幅升高至1000 ℃,导致现有排气部件用材料无法满足服役性能要求。因此,汽车工业界迫切希望开发一种承温能力更高,而又经济、环保的新合金。Nb稳定化奥氏体耐热铸钢具有较高的高温强度和抗高温氧化性能以及强有力的经济竞争力,因而具有显著的应用潜力。但是,截至目前,有关1000 ℃以上温度服役的奥氏体耐热铸钢的力学性能和凝固路径的研究报道非常有限,相关合金元素（Mo、W、C、N）对其力学和凝固行为的影响机理尚不明确。为了建立、完善Nb稳定化奥氏体耐热铸钢的合金设计准则,并提高合金的高温力学性能,本课题开展了三阶段的研究工作,包括:1)合金化原理研究,主要研究宏量（Mo、W）和微量（N）元素对奥氏体耐热铸钢高温力学性能的影响;2)新型Nb稳定化奥氏体耐热铸钢的合金设计以及N/C比对其显微组织和蠕变行为的影响;3)N/C比对新型Nb稳定化奥氏体耐热铸钢各相的凝固形成机制和凝固路径的影响。本工作开展合金化原理研究的主要目的是明确Nb稳定化奥氏体耐热铸钢的目标服役组织对各析出相含量的要求。研究结果表明:Mo、W和高N（>0.4%）对提...
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：269 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
当前世界各地针对汽车CO,排放的控制要求m
??气，及降低整车的噪音，提高驾驶员和乘客的舒适感。图２－２所示为传统??自然吸气式汽车发动机排气系统部件的组成示意图，主要包括但不限于排气??歧管、歧管转化管、前管、烧性管、催化转化管、中屯、管、主消音器和末端??管Ｐｉ’ｎｉ。各部件的功能差异很大，装配位置和服役环境也全然不同。排气歧??管通过法兰直接安装于发动机汽缸盖上，其主要功能是收集发动机各汽缸的??废气并排入前管。由于排气歧管直接暴露于高温废气中，因而服役温度最高，??是排气系统中对承温龍力和耐热性能要求最为苛刻的部件。排气歧管的形状??非常复杂，因为在设计时需要考虑避免各汽缸间的排气相互干扰及排气倒流??现象，使废气尽可能完全排出管外Ｗ’Ｗ。因此，排气歧管通常使用铸造方法??生产。??（ａ）??？?Ｍａｉｎ?Ｍｕｆｆｌｅｒ??①?Ｅｘｈａｕｓｔ?Ｍａｎ航Ｉｄ?。山ｅｒ?Ｐ＊ｅ??Ｆｒｏｎｔ?Ｐｉｐｅ?Ｆｉｅ。＊制ｅＰ＊ｅ??。?Ｉ?Ｔａｉｌ?Ｅｎｄ?Ｐｉｐｅ??Ｃａｔａｌｙｔｉｃ?Ｃｏｎｖｅｒｔｓ??Ｍａｎｉｆｏｌｄ?Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??（ｂ）??图２－２自然吸气式汽车发动机排气系巧部件组成示患图??（ａ）排气系统在巧车中的装配示唐困（ｂ）排气系巧的部件组成Ｉ３２＇??为了降低发动机的尾气排放并提高燃油经济性，汽车工业界正在寻求、??开发新的技术
?北京科技大学博±学位论文???业界的欢迎，有逐步取代传统自然吸气式发动机的发展趋势ｔｉｌ。中国政府也??制定了相关的政策，鼓励、推动祸轮增压发动机的发展图２－３所示为锅??轮增压发动机的运行示意图Ｗ。与自然吸气式发动机相比，满轮增压发动机??的主要区别是在排气歧管和排气前管之间加装祸轮增压器。润轮增压器由祸??轮机和压缩机组成。根据各车型的需求，锅轮机和压缩机的数量可调整。??图２－４所示为两级可变锅轮增压器的实物外观照片Ｗ。满轮增压技术的运行??原理是：从发动机各气缸排出的高温废气，首先经由排气歧管汇集，再排入??祸轮机，使锅轮运转，同时带动同轴的压轮压缩空气；从祸轮出来的废气进??入排气前管及后续排气系统部件，而新鲜被压缩的空气则通过进气歧管进入??发动机汽缸。通过祸轮增压技术可レ：Ｊｌ提高空燃比（空气和燃油的重量比），进??而提高发动机的燃油效率和功率密度，并降低尾气的颗粒物、Ｃ〇２和ＮＯｘ等??污染物排放Ｐ’４ｌ。??户?Ｉｎｌｅｔ／ｍａｎｉｆｏｌｄ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Solidification microstructure formation in HK40 and HH40 alloys[J]. Xian-fei Ding,Dong-fang Liu,Pei-liang Guo,Yun-rong Zheng,Qiang Feng. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(04)
[2]B微合金化对HK40合金铸造疏松的影响[J]. 丁贤飞,刘东方,郑运荣,冯强. 金属学报. 2015(09)
[3]Carbide Evolution in High Molybdenum Nb-microalloyed H13 Steel during Annealing Process[J]. Tian-sheng LI,Fu-ming WANG,Chang-rong LI,Guo-qing ZHANG,Qing-yong MENG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(04)
[4]某发动机排气歧管优化设计[J]. 陈园明,陈怀望. 汽车工程师. 2012(05)
[5]Nd对Al2O3f/AZ91D复合材料高温蠕变性能的影响[J]. 王武孝,董志乔,陆鼐. 稀有金属材料与工程. 2011(12)
[6]HK40耐热钢碳化物析出的电镜研究[J]. 乔桂文,王德和,曹智本. 金属学报. 1986(04)
本文编号：3245523
【文章来源】：北京科技大学北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：269 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
当前世界各地针对汽车CO,排放的控制要求m
??气，及降低整车的噪音，提高驾驶员和乘客的舒适感。图２－２所示为传统??自然吸气式汽车发动机排气系统部件的组成示意图，主要包括但不限于排气??歧管、歧管转化管、前管、烧性管、催化转化管、中屯、管、主消音器和末端??管Ｐｉ’ｎｉ。各部件的功能差异很大，装配位置和服役环境也全然不同。排气歧??管通过法兰直接安装于发动机汽缸盖上，其主要功能是收集发动机各汽缸的??废气并排入前管。由于排气歧管直接暴露于高温废气中，因而服役温度最高，??是排气系统中对承温龍力和耐热性能要求最为苛刻的部件。排气歧管的形状??非常复杂，因为在设计时需要考虑避免各汽缸间的排气相互干扰及排气倒流??现象，使废气尽可能完全排出管外Ｗ’Ｗ。因此，排气歧管通常使用铸造方法??生产。??（ａ）??？?Ｍａｉｎ?Ｍｕｆｆｌｅｒ??①?Ｅｘｈａｕｓｔ?Ｍａｎ航Ｉｄ?。山ｅｒ?Ｐ＊ｅ??Ｆｒｏｎｔ?Ｐｉｐｅ?Ｆｉｅ。＊制ｅＰ＊ｅ??。?Ｉ?Ｔａｉｌ?Ｅｎｄ?Ｐｉｐｅ??Ｃａｔａｌｙｔｉｃ?Ｃｏｎｖｅｒｔｓ??Ｍａｎｉｆｏｌｄ?Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ??（ｂ）??图２－２自然吸气式汽车发动机排气系巧部件组成示患图??（ａ）排气系统在巧车中的装配示唐困（ｂ）排气系巧的部件组成Ｉ３２＇??为了降低发动机的尾气排放并提高燃油经济性，汽车工业界正在寻求、??开发新的技术
?北京科技大学博±学位论文???业界的欢迎，有逐步取代传统自然吸气式发动机的发展趋势ｔｉｌ。中国政府也??制定了相关的政策，鼓励、推动祸轮增压发动机的发展图２－３所示为锅??轮增压发动机的运行示意图Ｗ。与自然吸气式发动机相比，满轮增压发动机??的主要区别是在排气歧管和排气前管之间加装祸轮增压器。润轮增压器由祸??轮机和压缩机组成。根据各车型的需求，锅轮机和压缩机的数量可调整。??图２－４所示为两级可变锅轮增压器的实物外观照片Ｗ。满轮增压技术的运行??原理是：从发动机各气缸排出的高温废气，首先经由排气歧管汇集，再排入??祸轮机，使锅轮运转，同时带动同轴的压轮压缩空气；从祸轮出来的废气进??入排气前管及后续排气系统部件，而新鲜被压缩的空气则通过进气歧管进入??发动机汽缸。通过祸轮增压技术可レ：Ｊｌ提高空燃比（空气和燃油的重量比），进??而提高发动机的燃油效率和功率密度，并降低尾气的颗粒物、Ｃ〇２和ＮＯｘ等??污染物排放Ｐ’４ｌ。??户?Ｉｎｌｅｔ／ｍａｎｉｆｏｌｄ??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Solidification microstructure formation in HK40 and HH40 alloys[J]. Xian-fei Ding,Dong-fang Liu,Pei-liang Guo,Yun-rong Zheng,Qiang Feng. International Journal of Minerals Metallurgy and Materials. 2016(04)
[2]B微合金化对HK40合金铸造疏松的影响[J]. 丁贤飞,刘东方,郑运荣,冯强. 金属学报. 2015(09)
[3]Carbide Evolution in High Molybdenum Nb-microalloyed H13 Steel during Annealing Process[J]. Tian-sheng LI,Fu-ming WANG,Chang-rong LI,Guo-qing ZHANG,Qing-yong MENG. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2015(04)
[4]某发动机排气歧管优化设计[J]. 陈园明,陈怀望. 汽车工程师. 2012(05)
[5]Nd对Al2O3f/AZ91D复合材料高温蠕变性能的影响[J]. 王武孝,董志乔,陆鼐. 稀有金属材料与工程. 2011(12)
[6]HK40耐热钢碳化物析出的电镜研究[J]. 乔桂文,王德和,曹智本. 金属学报. 1986(04)
本文编号：3245523
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