6061铝合金低温盐浴碳氮共渗工艺及摩擦磨损性能研究

发布时间：2023-01-05 18:40

　　针对应用在印花机轴套上的6061铝合金硬度低、不耐磨等问题,本课题主要对其进行表面改性研究,通过低温盐浴处理在其表面制备氮化铝薄膜并对其进行摩擦磨损性能研究,旨在通过改变实验条件来提高铝合金中高硬相化合物的生成量从而提高其硬度、耐磨性和耐腐蚀性能,更好的促进铝合金在纺织机械中的应用。本文以6061Al-Mg-Si铝合金为研究对象,进行一系列试验探究后确定氮化和氧化的温度范围和时间范围及工艺流程。氮化温度:490℃~550℃,氮化时间:1~3h;氧化温度:340℃~400℃,氧化时间:20~60min。在工艺参数范围内以硬度为指标,以氮化温度、氮化时间、氧化温度、氧化时间为四个因素设计一组四因素三水平正交试验,最后分析得到的最优工艺参数为:氮化温度520℃、氮化时间3h、氧化温度400℃、氧化时间20min,最优工艺参数下处理后的试样表面硬度值为456.2HV,约为未处理基体（116HV）的4倍。对未处理试样、盐浴渗氮处理及后续氧化处理过的试样进行对比分析,对试样进行XRD、EDS、SEM、显微硬度等一系列检测来表征试验处理效果,并通过摩擦磨损实验、耐腐蚀性试验等来探究试样处理前后的摩擦... 

【文章页数】：69 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题依据及意义
    1.2 铝合金常用的表面处理方法
        1.2.1 化学转化层法
        1.2.2 阳极氧化法
        1.2.3 微弧氧化法
        1.2.4 表面喷涂
        1.2.5 激光表面处理技术
        1.2.6 等离子渗氮技术
    1.3 盐浴软氮化处理及QPQ处理
        1.3.1 盐浴复合处理反应机理
        1.3.2 耐磨和耐蚀性机理
    1.4 金属的摩擦磨损
        1.4.1 金属的摩擦磨损及分类
        1.4.2 摩擦磨损的性能表征
    1.5 金属的腐蚀
    1.6 本文主要的研究内容
第二章 试验材料与研究方法
    2.1 引言
    2.2 试验材料及设备
    2.3 工艺流程的确定
    2.4 实验分析方法
        2.4.1 显微硬度分析
        2.4.2 X射线衍射分析(XRD)
        2.4.3 表面能谱分析(EDS)
        2.4.4 显微形貌分析(SEM)
        2.4.5 金相显微组织分析
        2.4.6 摩擦磨损分析
        2.4.7 耐蚀性分析
    2.5 本章小结
第三章 渗层组织与性能研究
    3.1 引言
    3.2 工艺参数的优化
    3.3 渗层的组织
        3.3.1 表面X射线衍射
        3.3.2 表面能谱分析
    3.4 渗层的显微硬度
    3.5 金相组织分析
    3.6 盐浴复合处理工艺原理
    3.7 实验结果及讨论
        3.7.1 盐浴成分分析
        3.7.2 共渗温度分析
        3.7.3 共渗时间分析
    3.8 本章小结
第四章 共渗表面摩擦磨损性能研究
    4.1 引言
    4.2 6061 铝合金在干摩擦环境下的摩擦学性能
        4.2.1 干摩擦条件下的摩擦因数及磨损率
        4.2.2 干摩擦环境下载荷为5N和15N时的表面磨损形貌分析
        4.2.3 干摩擦环境下载荷为10N和20N时的试样表面磨损三维形貌分析
        4.2.4 干摩擦环境下磨损剖面显微硬度分析
    4.3 6061 铝合金在油润滑环境下的摩擦学性能
        4.3.1 油润滑条件下的摩擦因数及磨损率
        4.3.2 油润滑环境下载荷为15N时的表面磨损形貌分析
        4.3.3 油润滑环境下载荷为20N时的试样表面磨损三维形貌分析
    4.4 两种介质环境下的比磨损率对比
    4.5 本章小结
第五章 共渗表面耐蚀性研究
    5.1 引言
    5.2 盐雾试验
    5.3 全浸试验
    5.4 膜层的腐蚀失效过程分析
    5.5 电化学腐蚀
    5.6 本章小结
第六章 主要结论与展望
    6.1 主要结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录 ：作者在攻读硕士学位期间发表的论文


【参考文献】：
期刊论文
[1]金属点蚀行为综述[J]. 雷永永,张宏玉.  全面腐蚀控制. 2016(08)
[2]铸造铝合金表面处理方法的研究进展[J]. 张宇,王军,赵永新,邵忠财.  电镀与精饰. 2014(02)
[3]汽车用铝合金[J]. 王祝堂,张新华.  轻合金加工技术. 2011(02)
[4]盐雾试验技术现状[J]. 杨纯儿.  合成材料老化与应用. 2010(01)
[5]铝的阳极氧化工艺与氧化膜性能[J]. 王振林,唐丽文,杨惠.  轻合金加工技术. 2010(02)
[6]铝及其合金的表面改性技术介绍[J]. 梁骁,贺春林.  中国重型装备. 2009(04)
[7]纯铜纳米晶表层摩擦磨损性能研究[J]. 韩忠,卢柯.  中国科学（G辑:物理学 力学 天文学）. 2008(11)
[8]铝合金表面电弧喷涂铝涂层工艺与性能[J]. 徐荣正,宋刚,刘黎明.  焊接学报. 2008(06)
[9]三种表面处理膜的耐腐蚀和抗氧化性能研究[J]. 罗宏.  腐蚀与防护. 2005(11)
[10]铝合金热喷涂技术的研究进展和应用展望[J]. 方学锋,王泽华,刘腾彬.  轻合金加工技术. 2005(10)

博士论文
[1]铝合金表面微弧氧化陶瓷膜生成及机理的研究[D]. 辛铁柱.哈尔滨工业大学 2006
[2]Al-Mg-Si系合金组织性能[D]. 何立子.东北大学 2001

硕士论文
[1]铝基体上氮热等离子体制备氮化层的组织与性能[D]. 陆万里.吉林大学 2015
[2]08Al钢的QPQ盐浴复合处理技术的抗蚀性研究[D]. 王俊.武汉理工大学 2007



本文编号：3727954