金属基仿生功能表面的多元耦合激光制备及其性能测试
发布时间：2022-07-13 15:34
蠕墨铸铁与AZ91D镁合金分别为黑色金属与有色金属中各具代表性的金属材料,在工业生产中广泛使用。其中,蠕墨铸铁的硬度与蠕变性能较好,但其拉伸与耐磨性能相对较低,是工程应用中亟待解决的技术难题之一。而AZ91D镁合金密度小,比强度与比刚度高,且具有良好的导热性与导电性,但其防腐性能不足,耐磨性能较差,力学性能较低,明显限制了其在工业生产中的进一步应用。为此,本文以蠕墨铸铁和AZ91D镁合金为研究对象,师法自然,模拟树叶、贝壳等生物特有的形态、结构与材料分布特征,采用激光制备技术,在蠕墨铸铁与AZ91D上构建形态-结构-材料多元耦合仿生功能表面,致力于这两种通用材料在各自工程领域中服役性能提升。同时,探讨了激光制备工艺的试验稳定性和工艺可控性,分析了该制备工艺在数字化和智能化应用中的前景。本文重点研究了激光制备工艺对蠕墨铸铁与AZ91D镁合金多元耦合仿生表面形态（网格、条纹、桩钉等）、结构分布（宽度、深度等尺度特征）、材料特性（成分优化、结构梯度、晶粒与析出物等）的影响规律,阐明了激光工艺参数与仿生耦合表面的硬度、拉伸、耐磨、防腐性能的内在关联,揭示了多元耦合仿生设计参数对二者力学性能的强...
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的目的与意义
1.2 多元耦合仿生功能表面
1.2.1 多元耦合仿生基本原理
1.2.2 多元耦合仿生功能表面的分类
1.2.3 多元耦合仿生功能表面的应用
1.3 多元耦合仿生功能表面的制备工艺
1.3.1 二元耦合制备工艺
1.3.2 三元耦合制备工艺
1.4 多元耦合仿生功能表面的应用载体-蠕墨铸铁和镁合金
1.4.1 蠕墨铸铁的研究现状及其应用前景
1.4.2 镁合金的研究现状及其应用前景
1.5 研究内容
1.6 创新点
第二章 多元耦合仿生功能表面的设计、制备及实验方法
2.1 蠕墨铸铁多元耦合仿生功能表面设计
2.1.1 基体材料
2.1.2 多元耦合激光制备工艺
(1)形态耦元设计
(2)结构耦元设计
(3)材料耦元设计
2.2 AZ91D多元耦合仿生功能表面设计
2.2.1 基体材料
2.2.2 多元耦合激光制备工艺
2.2.2.1 形态耦元设计
2.2.2.2 结构耦元设计
2.2.2.3 材料耦元设计
2.3 多元耦合仿生功能表面的制备
2.4 试验测试方法
2.5 本章小节
第三章 多元耦合激光制备蠕墨铸铁和AZ91D耦合体金相组织与尺度表征
3.1 基于蠕墨铸铁的耦合体金相组织
3.1.1 耦合体金相分析
3.1.2 耦合体物相分析
3.2 基于AZ91D的耦合体金相组织
3.2.1 耦合体金相分析
3.2.2 耦合体物相分析
3.3 本章小结
第四章 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁及AZ91D力学性能的影响
4.1 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁力学性能的影响
4.1.1 多元耦合激光制备对硬度的影响
4.1.2 多元耦合激光制备对拉伸行为的影响
4.2 多元耦合激光制备对AZ91D力学性能的影响
4.2.1 多元耦合激光制备对硬度的影响
4.2.2 多元耦合激光制备对拉伸行为的影响
4.3 本章小结
第五章 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁及AZ91D耐磨性能的影响
5.1 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁耐磨性能的影响
5.1.1 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁摩擦磨损行为的影响
5.1.2 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁耐磨损机理分析
5.2 多元耦合激光制备对AZ91D耐磨性能的影响
5.2.1 多元耦合激光制备对AZ91D摩擦磨损行为的影响
5.2.2 多元耦合激光制备对AZ91D耐磨损机理分析
5.3 本章小结
第六章 二元耦合激光制备对AZ91D防腐性能的影响
6.1 多元耦合生物模型设计及参数分析
6.1.1 不同形态耦合体数值计算
6.1.2 试验结果物相分析
6.2 电化学性能和析氢速率特征值
6.2.1 不同形态耦合体对电化学性能的影响
6.2.2 不同形态耦合体对析氢速率的影响
6.3 防腐性能影响机理
6.3.1 腐蚀产物分析
6.3.2 腐蚀机理分析
6.4 本章小节
第七章 研究结论与展望
7.1 研究结论
7.2 展望
参考文献
作者简介
攻博期间科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Plasma Transferred Arc Surface Alloying of Cr-Ni-Mo Powders on Compacted Graphite Iron[J]. Ji-jun FENG,Chun-xu PAN,Liu-lin LU,Qi-wen HUANG,Hua-tang CAO. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(06)
[2]固溶处理对AP65镁合金阳极放电活性的影响[J]. 王乃光,王日初,彭超群,冯艳,石凯,金和喜. 中南大学学报(自然科学版). 2012(06)
[3]车用制动盘热疲劳现象的研究及解决方法[J]. 林玮静,杜换军,崔慧萍. 山东交通科技. 2011(05)
[4]地面机械脱附减阻仿生研究进展[J]. 任露泉. 中国科学（E辑:技术科学）. 2008(09)
[5]石墨形态对铸铁热疲劳性能的影响[J]. 孙小捞,贾利晓,温广宇,宋联美,张永红. 中国铸造装备与技术. 2006(04)
[6]AZ91HP镁合金真空激光熔凝晶粒细化[J]. 高亚丽,王存山,刘红宾,姚曼. 材料热处理学报. 2006(01)
[7]影响铸铁热疲劳抗力的因素[J]. 尤显卿,戴骞. 上海金属. 1994(02)
[8]几何非光滑生物体表形态的分类学研究[J]. 丛茜,任露泉,吴连奎,陈秉聪,李安珙,胡阿林. 农业工程学报. 1992(02)
[9]仿生推土板减粘降阻机理初探[J]. 任露泉,陈德兴,胡建国,王连成. 农业工程学报. 1990(02)
博士论文
[1]风机气动噪声控制耦合仿生研究[D]. 孙少明.吉林大学 2008
本文编号：3660300
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
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摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 研究的目的与意义
1.2 多元耦合仿生功能表面
1.2.1 多元耦合仿生基本原理
1.2.2 多元耦合仿生功能表面的分类
1.2.3 多元耦合仿生功能表面的应用
1.3 多元耦合仿生功能表面的制备工艺
1.3.1 二元耦合制备工艺
1.3.2 三元耦合制备工艺
1.4 多元耦合仿生功能表面的应用载体-蠕墨铸铁和镁合金
1.4.1 蠕墨铸铁的研究现状及其应用前景
1.4.2 镁合金的研究现状及其应用前景
1.5 研究内容
1.6 创新点
第二章 多元耦合仿生功能表面的设计、制备及实验方法
2.1 蠕墨铸铁多元耦合仿生功能表面设计
2.1.1 基体材料
2.1.2 多元耦合激光制备工艺
(1)形态耦元设计
(2)结构耦元设计
(3)材料耦元设计
2.2 AZ91D多元耦合仿生功能表面设计
2.2.1 基体材料
2.2.2 多元耦合激光制备工艺
2.2.2.1 形态耦元设计
2.2.2.2 结构耦元设计
2.2.2.3 材料耦元设计
2.3 多元耦合仿生功能表面的制备
2.4 试验测试方法
2.5 本章小节
第三章 多元耦合激光制备蠕墨铸铁和AZ91D耦合体金相组织与尺度表征
3.1 基于蠕墨铸铁的耦合体金相组织
3.1.1 耦合体金相分析
3.1.2 耦合体物相分析
3.2 基于AZ91D的耦合体金相组织
3.2.1 耦合体金相分析
3.2.2 耦合体物相分析
3.3 本章小结
第四章 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁及AZ91D力学性能的影响
4.1 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁力学性能的影响
4.1.1 多元耦合激光制备对硬度的影响
4.1.2 多元耦合激光制备对拉伸行为的影响
4.2 多元耦合激光制备对AZ91D力学性能的影响
4.2.1 多元耦合激光制备对硬度的影响
4.2.2 多元耦合激光制备对拉伸行为的影响
4.3 本章小结
第五章 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁及AZ91D耐磨性能的影响
5.1 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁耐磨性能的影响
5.1.1 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁摩擦磨损行为的影响
5.1.2 多元耦合激光制备对蠕墨铸铁耐磨损机理分析
5.2 多元耦合激光制备对AZ91D耐磨性能的影响
5.2.1 多元耦合激光制备对AZ91D摩擦磨损行为的影响
5.2.2 多元耦合激光制备对AZ91D耐磨损机理分析
5.3 本章小结
第六章 二元耦合激光制备对AZ91D防腐性能的影响
6.1 多元耦合生物模型设计及参数分析
6.1.1 不同形态耦合体数值计算
6.1.2 试验结果物相分析
6.2 电化学性能和析氢速率特征值
6.2.1 不同形态耦合体对电化学性能的影响
6.2.2 不同形态耦合体对析氢速率的影响
6.3 防腐性能影响机理
6.3.1 腐蚀产物分析
6.3.2 腐蚀机理分析
6.4 本章小节
第七章 研究结论与展望
7.1 研究结论
7.2 展望
参考文献
作者简介
攻博期间科研成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]Plasma Transferred Arc Surface Alloying of Cr-Ni-Mo Powders on Compacted Graphite Iron[J]. Ji-jun FENG,Chun-xu PAN,Liu-lin LU,Qi-wen HUANG,Hua-tang CAO. Journal of Iron and Steel Research（International）. 2016(06)
[2]固溶处理对AP65镁合金阳极放电活性的影响[J]. 王乃光,王日初,彭超群,冯艳,石凯,金和喜. 中南大学学报(自然科学版). 2012(06)
[3]车用制动盘热疲劳现象的研究及解决方法[J]. 林玮静,杜换军,崔慧萍. 山东交通科技. 2011(05)
[4]地面机械脱附减阻仿生研究进展[J]. 任露泉. 中国科学（E辑:技术科学）. 2008(09)
[5]石墨形态对铸铁热疲劳性能的影响[J]. 孙小捞,贾利晓,温广宇,宋联美,张永红. 中国铸造装备与技术. 2006(04)
[6]AZ91HP镁合金真空激光熔凝晶粒细化[J]. 高亚丽,王存山,刘红宾,姚曼. 材料热处理学报. 2006(01)
[7]影响铸铁热疲劳抗力的因素[J]. 尤显卿,戴骞. 上海金属. 1994(02)
[8]几何非光滑生物体表形态的分类学研究[J]. 丛茜,任露泉,吴连奎,陈秉聪,李安珙,胡阿林. 农业工程学报. 1992(02)
[9]仿生推土板减粘降阻机理初探[J]. 任露泉,陈德兴,胡建国,王连成. 农业工程学报. 1990(02)
博士论文
[1]风机气动噪声控制耦合仿生研究[D]. 孙少明.吉林大学 2008
本文编号：3660300
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