电火花对钨合金强化与热冲击特性研究

发布时间：2017-05-24 14:18

  本文关键词：电火花对钨合金强化与热冲击特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电火花强化技术是利用电火花放电产生的高能量脉冲,使得电极与基体重新合金化并形成强化层,进而有效改善基体性能的方法,已在镍基合金和钢表面改性中取得了广泛应用,但对钨合金的冲击强化性能研究未见报道。本文在制备细晶W-Ni-Fe合金材料作为电极与基体材料的基础上,使用DJ-2000型可调功率电火花表面强化设备对基体进行强化,通过控制强化功率、氩气流量、比强化时间等工艺参数和在合金中添加不同成分,对制备的强化层形貌和性能进行比较分析,总结工艺参数对强化层性能影响的变化规律,并在选取制备强化层最佳工艺参数的基础上,进一步对强化层的组织形貌、硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能进行研究。研究发现,电火花强化过程中,电极与基体两极间的质量过渡为非线性过渡,长时间强化时,电极表面出现了“阳极粘连”现象。单脉冲强化点是强化层的最小单位,各单脉冲强化点反复堆叠构成了强化层。电极与基体表面熔融的液滴部分发生飞溅,强化层外表面的硬度值高于强化层内侧。强化层相对基体有更好的耐腐蚀性和较低的腐蚀速率。工艺参数方面,电火花的强化功率越大,强化层的质量和硬度、耐磨性、耐腐蚀性等性能越好,但强化功率过大时,剧烈的脉冲放电使得强化层出现大量的孔洞和裂纹,影响其性能。1600W功率下制备的强化层硬度最好,较基体提升19.8%;2000W功率下腐蚀电流密度最小,约为0.17μA/cm~2,较基体材料降低了近两个数量级。氩气流量6L/min时,强化层质量最好,氩气流量过小,不足以对放电区域形成保护;氩气流量过大,形成紊流区将空气卷入,影响强化层质量和致密度。比强化时间在5min/cm~2时,强化层的厚度和硬度最好,比强化时间过短,强化层较薄,较基体性能改善较少;比强化时间过长,电极在强化层表面发生熔覆与堆焊,且热应力积聚冷却后发生强化层的断裂和脱落,影响其性能。添加Co元素可增强晶粒粘结相,制备的强化层具有更好的厚度和耐磨性;添加Al_2O_3成分可提高钨合金强化层的致密度和硬度。
【关键词】：钨合金 电火花 热冲击 强化
【学位授予单位】：沈阳理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG661
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-12
• 第1章 绪论12-27
• 1.1 课题研究背景及意义12-13
• 1.2 高密度钨合金的研究现状和发展趋势13-16
• 1.3 电火花表面强化技术16-26
• 1.3.1 电火花表面强化技术的发展历程16-17
• 1.3.2 电火花表面强化技术的原理17-21
• 1.3.3 电火花表面强化技术的特点21-22
• 1.3.4 电火花表面强化技术国内外研究现状与发展趋势22-26
• 1.4 本文主要研究内容26-27
• 第2章 试验材料、设备及方法27-38
• 2.1 试验材料27-28
• 2.1.1 坯料制备27
• 2.1.2 电极与基体试样制备27-28
• 2.2 试验设备及过程28-29
• 2.3 形貌分析与性能测试29-38
• 2.3.1 显微组织分析29-31
• 2.3.2 XRD物相分析31-33
• 2.3.3 硬度性能测试33-35
• 2.3.4 耐磨性测试35-36
• 2.3.5 耐腐蚀性测试36-38
• 第3章 工艺参数对电火花冲击强化层性能的影响38-58
• 3.1 引言38
• 3.2 强化功率对强化层性能的影响38-46
• 3.2.1 不同强化功率下强化层的形貌结构38-42
• 3.2.2 不同功率下强化层的硬度42-43
• 3.2.3 不同功率下强化层的耐磨性43-44
• 3.2.4 不同功率下强化层的耐腐蚀性44-46
• 3.3 气氛条件对强化层性能的影响46-49
• 3.4 比强化时间对强化层性能的影响49-54
• 3.5 不同合金材料对强化层性能的影响54-56
• 3.6 本章小结56-58
• 第4章 电火花对钨合金冲击强化的特性研究58-69
• 4.1 引言58
• 4.2 电火花强化电极与基体两极间质量过渡规律58-60
• 4.3 强化层的组织形貌60-63
• 4.4 强化层的硬度63-65
• 4.5 强化层的耐磨性65-66
• 4.6 强化层的耐腐蚀性66-67
• 4.7 本章小结67-69
• 结论69-71
• 参考文献71-78
• 攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果78-79
• 致谢79-80

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