石墨类型与碳含量对激光仿生灰铸铁热疲劳及磨损性能的影响
发布时间：2021-06-23 12:43
制动鼓的工作环境是十分恶劣,在频繁的制动摩擦过程中也经受反复的加热和冷却,由此使材料在温度梯度中产生热胀冷缩,又受到材料本身的约束而形成循环应力和应变,从而使制动表面萌生热疲劳裂纹。制动鼓在制动过程中产生的磨损达到一定程度后,将影响制动的有效性;而热疲劳裂纹的扩展则最终会导致制动鼓破裂。所以提高制动鼓材料的抗热疲劳性能和抗磨损性能是提高制动鼓寿命与安全性能的重中之重。灰铸铁由于铸造性能优良,铸造成本低廉,易切削加工,具有良好的减震性,耐磨性等优势而作为生产制动鼓的主要材料。所以改善灰铸铁的抗热疲劳性能以及热疲劳后耐磨性能是提高制动鼓使用寿命的重心。探究灰铸铁,会发现因石墨这个极具特征与代表性相的存在而具有独特的魅力。石墨是一把双刃剑,它一方面使灰铸铁具有良好的减震性、导热性、耐磨性等优点;另一方面,石墨作为一个软相存在于基体中,类似于孔洞缺陷,在工作过程中使内应力在石墨尖端集中,诱发显微裂纹,对材料造成损伤。在灰铸铁的热疲劳试验中,随着石墨的数量、尺寸增加,灰铸铁的导热性越来越好;但与此同时,对灰铸铁的基体割裂作用也越来越强。石墨是热疲劳裂纹的萌生源,并且裂纹的萌生与扩展都与石墨的尺寸...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)失效后的非仿生制动鼓；(b)失效后的仿生制动鼓
进一步研究发现，软硬相接的生物结构的强韧机理表现为对裂纹的阻碍与偏转，Ren et al 通过研究蜻蜓翅膀发现纵向静脉、交叉静脉和膜形成的优化网络形态能抵抗疲劳裂纹的产生[66]。树叶也有类似的规律，其叶脉强度较叶肉高，能有效防止树叶开裂[67](如图 1.2 所示)。而生活在潮间带的贝类长期受到海水与泥沙的冲刷，但其表面分布的凸起结构能很好的抵御住恶劣环境带来的冲击力和摩擦。图 1.3 中(a)、(b)、(c)显示了贝壳在沙滩上不同时期的宏观磨损形貌，从图中可以看出表面网格状的有效的提高了贝壳的耐磨性能，即便磨到后期也有条状突起结构继续抵抗风沙的磨损，保护了贝壳内部结构。进一步研究发现，贝壳显微结构中的珍珠层是由 CaCO3和有机质薄层构成的软硬相接结构(如图1.3(d)所示)。通过对贝壳珍珠层和蜻蜓翅膀等生物结构的研究发现他们之间存在一定的相似性，首先均具有软硬交替结构，软质相和硬质相的性能优点能够在生物中充分发挥出来；其次，硬质相结构不仅可以起到支架作用，阻止裂纹萌生与扩展，而且能够提高材料的耐磨性能[68]。
恼渲椴闶怯?CaCO3和有机质薄层构成的软硬相接结构(如图1.3(d)所示)。通过对贝壳珍珠层和蜻蜓翅膀等生物结构的研究发现他们之间存在一定的相似性，首先均具有软硬交替结构，软质相和硬质相的性能优点能够在生物中充分发挥出来；其次，硬质相结构不仅可以起到支架作用，阻止裂纹萌生与扩展，而且能够提高材料的耐磨性能[68]。图 1.2 (a)蜻蜓翅膀；(b)树叶Fig. 1.2 (a) Dragonfly wings; (b) Leaf
【参考文献】：
期刊论文
[1]灰铸铁机体铸造工艺设计[J]. 姬爱青,马素娟,邢伟,刘继波,谭传宝,刘斌. 大型铸锻件. 2018(06)
[2]制动鼓开裂原因分析[J]. 闰卫卫,刘苏柳,尹克强. 中国质量技术监督. 2018(05)
[3]灰铸铁应用与发展的一些动向（3）[J]. 李传栻. 现代铸铁. 2016(06)
[4]ISO 185:2005《灰铸铁》国际标准解读[J]. 张寅. 铸造. 2016(07)
[5]灰铸铁的石墨分布形状及其控制[J]. 钱立,王峰,吕姗姗. 现代铸铁. 2016(02)
[6]浅谈近年来铸铁件的发展[J]. 万仁芳. 现代铸铁. 2014(03)
[7]Functional characteristics of dragonfly wings and its bionic investigation progress[J]. REN LuQuan,LI XiuJuan. Science China（Technological Sciences）. 2013(04)
[8]汽车制动鼓的失效分析[J]. 李先芬,丁厚福,苏勇,陈翌庆,祖方遒. 理化检验(物理分册). 2004(10)
[9]材质和热处理对模具热疲劳性能的影响[J]. 张文华. 中国建材装备. 1999(02)
[10]淬火工艺对H13钢韧性影响的研究[J]. 胡正前,张文华,马业英,段庆生,聂学渊. 武汉工业大学学报. 1996(04)
博士论文
[1]非均匀磨损失效表面的激光仿生再生技术研究[D]. 隋琦.吉林大学 2018
[2]形态、材料耦元对灰铸铁抗疲劳磨损性能的影响[D]. 陈志凯.吉林大学 2016
[3]激光仿生耦合处理铸铁材料的抗热疲劳性能研究[D]. 佟鑫.吉林大学 2009
[4]激光仿生耦合处理热作模具的热疲劳性能研究[D]. 张志辉.吉林大学 2007
[5]激光仿生耦合处理灰铸铁的摩擦磨损性能[D]. 宋起飞.吉林大学 2007
硕士论文
[1]激光增铬、增碳强化单元体对严重非均匀磨损导轨的修复研究[D]. 杨林.吉林大学 2018
[2]激光仿生耦合处理7075铝合金耐磨性能的研究[D]. 袁玉环.吉林大学 2018
[3]蠕墨铸铁耐磨性和抗热疲劳性能的研究[D]. 李梦楠.吉林大学 2016
[4]灰铸铁的仿生非光滑表面的热疲劳及摩擦磨损性的研究[D]. 武丽君.吉林大学 2012
[5]不同孕育处理的高强度灰铸铁加工性能的研究[D]. 李潭.吉林大学 2009
[6]镶铸仿生耦合铸铁制动盘材料抗热疲劳性能研究[D]. 崔人冬.吉林大学 2008
[7]GH4698合金的高温氧化、热腐蚀及热疲劳性能的研究[D]. 胡发恩.南京航空航天大学 2006
本文编号：3244960
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a)失效后的非仿生制动鼓；(b)失效后的仿生制动鼓
进一步研究发现，软硬相接的生物结构的强韧机理表现为对裂纹的阻碍与偏转，Ren et al 通过研究蜻蜓翅膀发现纵向静脉、交叉静脉和膜形成的优化网络形态能抵抗疲劳裂纹的产生[66]。树叶也有类似的规律，其叶脉强度较叶肉高，能有效防止树叶开裂[67](如图 1.2 所示)。而生活在潮间带的贝类长期受到海水与泥沙的冲刷，但其表面分布的凸起结构能很好的抵御住恶劣环境带来的冲击力和摩擦。图 1.3 中(a)、(b)、(c)显示了贝壳在沙滩上不同时期的宏观磨损形貌，从图中可以看出表面网格状的有效的提高了贝壳的耐磨性能，即便磨到后期也有条状突起结构继续抵抗风沙的磨损，保护了贝壳内部结构。进一步研究发现，贝壳显微结构中的珍珠层是由 CaCO3和有机质薄层构成的软硬相接结构(如图1.3(d)所示)。通过对贝壳珍珠层和蜻蜓翅膀等生物结构的研究发现他们之间存在一定的相似性，首先均具有软硬交替结构，软质相和硬质相的性能优点能够在生物中充分发挥出来；其次，硬质相结构不仅可以起到支架作用，阻止裂纹萌生与扩展，而且能够提高材料的耐磨性能[68]。
恼渲椴闶怯?CaCO3和有机质薄层构成的软硬相接结构(如图1.3(d)所示)。通过对贝壳珍珠层和蜻蜓翅膀等生物结构的研究发现他们之间存在一定的相似性，首先均具有软硬交替结构，软质相和硬质相的性能优点能够在生物中充分发挥出来；其次，硬质相结构不仅可以起到支架作用，阻止裂纹萌生与扩展，而且能够提高材料的耐磨性能[68]。图 1.2 (a)蜻蜓翅膀；(b)树叶Fig. 1.2 (a) Dragonfly wings; (b) Leaf
【参考文献】：
期刊论文
[1]灰铸铁机体铸造工艺设计[J]. 姬爱青,马素娟,邢伟,刘继波,谭传宝,刘斌. 大型铸锻件. 2018(06)
[2]制动鼓开裂原因分析[J]. 闰卫卫,刘苏柳,尹克强. 中国质量技术监督. 2018(05)
[3]灰铸铁应用与发展的一些动向（3）[J]. 李传栻. 现代铸铁. 2016(06)
[4]ISO 185:2005《灰铸铁》国际标准解读[J]. 张寅. 铸造. 2016(07)
[5]灰铸铁的石墨分布形状及其控制[J]. 钱立,王峰,吕姗姗. 现代铸铁. 2016(02)
[6]浅谈近年来铸铁件的发展[J]. 万仁芳. 现代铸铁. 2014(03)
[7]Functional characteristics of dragonfly wings and its bionic investigation progress[J]. REN LuQuan,LI XiuJuan. Science China（Technological Sciences）. 2013(04)
[8]汽车制动鼓的失效分析[J]. 李先芬,丁厚福,苏勇,陈翌庆,祖方遒. 理化检验(物理分册). 2004(10)
[9]材质和热处理对模具热疲劳性能的影响[J]. 张文华. 中国建材装备. 1999(02)
[10]淬火工艺对H13钢韧性影响的研究[J]. 胡正前,张文华,马业英,段庆生,聂学渊. 武汉工业大学学报. 1996(04)
博士论文
[1]非均匀磨损失效表面的激光仿生再生技术研究[D]. 隋琦.吉林大学 2018
[2]形态、材料耦元对灰铸铁抗疲劳磨损性能的影响[D]. 陈志凯.吉林大学 2016
[3]激光仿生耦合处理铸铁材料的抗热疲劳性能研究[D]. 佟鑫.吉林大学 2009
[4]激光仿生耦合处理热作模具的热疲劳性能研究[D]. 张志辉.吉林大学 2007
[5]激光仿生耦合处理灰铸铁的摩擦磨损性能[D]. 宋起飞.吉林大学 2007
硕士论文
[1]激光增铬、增碳强化单元体对严重非均匀磨损导轨的修复研究[D]. 杨林.吉林大学 2018
[2]激光仿生耦合处理7075铝合金耐磨性能的研究[D]. 袁玉环.吉林大学 2018
[3]蠕墨铸铁耐磨性和抗热疲劳性能的研究[D]. 李梦楠.吉林大学 2016
[4]灰铸铁的仿生非光滑表面的热疲劳及摩擦磨损性的研究[D]. 武丽君.吉林大学 2012
[5]不同孕育处理的高强度灰铸铁加工性能的研究[D]. 李潭.吉林大学 2009
[6]镶铸仿生耦合铸铁制动盘材料抗热疲劳性能研究[D]. 崔人冬.吉林大学 2008
[7]GH4698合金的高温氧化、热腐蚀及热疲劳性能的研究[D]. 胡发恩.南京航空航天大学 2006
本文编号：3244960
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