具有纳米孪晶结构的镍基合金涂层的力学性能

发布时间：2024-01-30 04:11

　　随着内燃机高速化、轻量化发展趋势的持续推进,作为核心部件之一的活塞环也趋向于轻薄化。活塞环轻薄化对于内燃机经济性和工作稳定性都有一定的改善,但是同样也面临着工况复杂,工作环境恶劣,极易造成磨损问题。对于轻薄化的活塞环,磨损问题尤甚。为了解决此问题,一些活塞环的表面处理技术应运而生,如电镀硬铬、表层氮化、表层磷化、喷涂以及气相沉积等,这些技术虽然能在一定程度上增加活塞环耐磨性,延长其寿命,但是这些工艺存在着一些缺点,如涂层材料脆性大,高温稳定性不够好等。本文所研究的含纳米孪晶结构的镍基合金涂层,具有较强的硬度以及良好的热稳定性,而适合应用于活塞环表层,作为耐磨涂层,起到很好地减少磨损、延长活塞环寿命的作用。采用分子动力学(Molecular Dynamics-MD)模拟的方法,研究了纳米孪晶结构镍基合金的硬度以及弹性模量的影响因素,运用控制变量法,依次分析了孪晶层厚度、合金元素组分比例、温度对于模型硬度的影响关系。通过对模拟数据结果的分析发现:孪晶层厚度对纳米孪晶结构镍基合金涂层的力学性能有很大的影响,模拟结果表明:纳米孪晶结构最大可将其硬度提高5.72倍,弹性模量提高7.9124倍,即...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 课题的研究背景及意义
    1.2 活塞环磨损与表面处理
        1.2.1 活塞环的磨损过程
        1.2.2 活塞环表面处理技术
    1.3 镍基合金与纳米孪晶
        1.3.1 镍基合金简介
        1.3.2 纳米孪晶的特性与研究现状
    1.4 本文研究内容
2 分子动力学仿真原理与晶体缺陷分析方法
    2.1 分子动力学模拟的原理介绍
        2.1.1 分子动力学的基本原理
        2.1.2 势函数
        2.1.3 有限差分算法
        2.1.4 分子动力学模拟的初始条件
        2.1.5 系综的选取
        2.1.6 边界条件
        2.1.7 时间步长
    2.2 纳米压痕仿真简介
    2.3 晶体缺陷分析的技术手段
        2.3.1 分子动力学仿真与结果可视化
        2.3.2 晶体缺陷的提取和分析
    2.4 本章小结
3 镍基合金表层力学性能的模拟研究
    3.1 孪晶层厚度对涂层力学性能的影响
        3.1.1 仿真模型的建立与仿真条件
        3.1.2 仿真数据的提取
        3.1.3 结果与分析
    3.2 合金组分比例对模型力学性能的影响
        3.2.1 仿真模型的建立与仿真条件
        3.2.2 仿真数据的提取
        3.2.3 结果与分析
    3.3 温度对模型力学性能的影响
        3.3.1 仿真模型的建立与仿真条件
        3.3.2 仿真数据的提取
        3.3.3 结果与分析
    3.4 本章小结
4 镍基合金中纳米孪晶结构变形机理的分子动力学模拟
    4.1 孪晶界强化效应的纳米压痕过程模拟
        4.1.1 仿真模型的建立与仿真条件
        4.1.2 孪晶界的作用机理
    4.2 不同孪晶层厚度的变形机理分析
        4.2.1 仿真模型的建立与仿真条件
        4.2.2 不同孪晶层厚度模型的变形分析
    4.3 本章小结
结论
工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢



本文编号：3889475