滑动速度和载荷对Fe-Al金属间化合物镀层干滑动磨损行为的影响

发布时间：2017-03-30 07:05

  本文关键词：滑动速度和载荷对Fe-Al金属间化合物镀层干滑动磨损行为的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：Fe-Al系金属间化合物是一种新型的工程材料和涂层材料,目前国内外的研究主要集中在Fe-Al金属间化合物或其涂层的制备、抗高温氧化及耐腐蚀性等方面,而对Fe-Al金属间化合物的磨损行为和耐磨性的研究尚少。因此,有关Fe-Al金属间化合物镀层的磨损性能的研究具有重要的理论意义和工业应用价值。本文通过热浸镀铝及高温扩散处理在45钢表面制备一层Fe-Al金属间化合物镀层,采用销-盘式摩擦磨损试验机研究了滑动速度和载荷对Fe-Al金属间化合物干滑动磨损行为的影响;并与基体45钢的磨损行为进行对比。采用了XRD、SEM、EDS和显微硬度仪等微观分析方法分别对磨面和磨损剖面的结构、形貌、成分及硬度进行了测试与分析,探讨了Fe-Al镀层在不同滑动条件下的磨损机制。实验结果表明,浸镀及高温扩散处理后的镀层全部由韧性相FeAl和Fe3Al组成,且与基体呈良好的冶金结合。研究发现,滑动速度和载荷对镀层的磨损行为有显著的影响。在0.5m/s和4m/s时,镀层磨损率均随着载荷的增加而快速增大,且4m/s下的磨损率显著大于0.5m/s时的。当滑动速度为0.75-2.68m/s时,镀层磨损率显著下降(2.68m/s、40N除外),且随着载荷的增大先降低后升高,在20N时达到最低值。但在2.68m/s、40N时,镀层磨损率出现显著升高。可见,Fe-Al金属间化合物镀层并不总是表现出较差的室温耐磨性。通过磨面及剖面的微观分析发现,摩擦氧化物的形成是磨损性能改善的主要原因。Fe-Al金属间化合物镀层在干滑动过程中可以形成摩擦层,不同滑动条件下摩擦层性质不同,导致不同的磨损机制,并直接影响磨损行为。0.5-2.68m/s形成的摩擦层为含氧化物的机械混合层,适用于Wilson模型;4m/s的摩擦层为原位氧化物层,适用于Quinn模型。在0.5m/s时,镀层的磨损机制主要为疲劳磨损;在0.75m/s、1.5m/s和2.68m/s、10-30N时,磨损机制为氧化轻微磨损;而在4m/s和2.68m/s、40N时,磨损机制主要为疲劳磨损和塑性挤出。
【关键词】：Fe-Al金属间化合物 热浸镀 摩擦氧化层 滑动速度 磨损行为 磨损机制
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-27
• 1.1 选题的目的与意义10-11
• 1.2 Fe-Al金属间化合物的概述11-15
• 1.2.1 Fe-Al金属间化合物的结构11-13
• 1.2.2 Fe-Al金属间化合物的性能13-14
• 1.2.3 Fe-Al金属间化合物的应用14-15
• 1.3 金属的干摩擦磨损15-19
• 1.4 Fe-Al金属间化合物摩擦磨损的研究现状19-26
• 1.5 本文的主要研究内容26-27
• 第二章 实验材料及研究方法27-32
• 2.1 实验材料和镀层制备27-29
• 2.1.1 实验材料的选择27
• 2.1.2 Fe-Al金属间化合物镀层的制备27-28
• 2.1.3 热处理工艺28-29
• 2.2 磨损实验29-31
• 2.2.1 磨损试样制备29-30
• 2.2.2 实验过程及参数30-31
• 2.3 硬度及微观分析31-32
• 第三章 Fe-Al金属间化合物镀层的磨损行为及特征32-47
• 3.1 Fe-Al金属间化合物镀层的特征32-33
• 3.2 Fe-Al金属间化合物镀层的磨损率33-34
• 3.3 磨损表面特征分析34-40
• 3.3.1 Fe-Al金属间化合物镀层的磨面物相34-35
• 3.3.2 Fe-Al金属间化合物镀层的磨面形貌35-40
• 3.4 Fe-Al金属间化合物镀层与基体磨损的对比研究40-45
• 3.4.1 Fe-Al金属间化合物镀层与基体磨损率的比较40-43
• 3.4.2 Fe-Al金属间化合物镀层与基体磨面的物相对比43-44
• 3.4.3 Fe-Al金属间化合物镀层与基体磨面的微观形貌对比44-45
• 3.5 本章小结45-47
• 第四章 Fe-Al金属间化合物镀层的磨损机制47-59
• 4.1 Fe-Al金属间化合物镀层的剖面形貌及硬度分布47-53
• 4.1.1 Fe-Al金属间化合物镀层的剖面形貌47-52
• 4.1.2 Fe-Al金属间化合物镀层的剖面硬度分布52-53
• 4.2 Fe-Al金属间化合物镀层的摩擦层性质和氧化磨损模型的讨论53-55
• 4.3 Fe-Al金属间化合物镀层的磨损机制55-58
• 4.4 本章小结58-59
• 第五章 结论59-60
• 参考文献60-65
• 致谢65-66
• 硕士期间发表论文66

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