发动机配气机构复合涂层摩擦学性能研究

发布时间：2017-06-09 08:02

  本文关键词：发动机配气机构复合涂层摩擦学性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：本文以发动机配气机构为研究背景,围绕凸轮挺杆机构磨损严重的现象进行展开。首先探究导致凸轮挺杆摩擦严重的原因,从摩擦副的运动及应力分析着手,进而提出制备涂层方法以提高耐磨性。最后进行摩擦磨损试验,研究磨损机理,确定最优涂层成分。对配气机构进行三维建模,对凸轮挺杆进行运动学仿真,分析运动状态。仿真证明,凸轮挺杆运动平稳,未出现“跳动”等影响正常工作的现象。进而在最大受力位置,计算接触应力,与材料许用应力比较,由于在此位置时的最大接触应力大于材料的许用应力,因此会发生加速磨损的现象。拟运用涂层的方法进行表面处理,选取Ni基涂层及AlCrFeNi高熵合金涂层两种成分,对Ni基及AlCrFeNi高熵合金涂层最大接触力位置时的最大接触应力进行理论计算及有限元仿真,并与许用应力比较,均符合设计要求。对涂层成分进行设计,运用机械球磨法制备出AlCrFeNi高熵合金粉末,通过对粉末的微观表征及相结构分析,证明得到的粉末为高熵合金粉末,为具有简单BBC结构的高熵固溶体。运用热压烧结法进行烧结,对涂层的微观形貌进行观察,同时对涂层形成机理进行探究。结果表明涂层的微观形貌致密,成分均匀。涂层结合强度符合设计标准,硬度较基体大大提高。制备Ni基涂层粉末,分别制备出Ni60、Ni60+15WC及Ni60+35WC三种成分的的涂层粉末,采用热压烧结法进行涂层制备,对涂层微观形貌进行分析,并对其结合力、表面硬度等性能进行测试,证明热压烧结法得到的Ni基涂层有着优良的性能,其中涂层的硬度随着WC添加量的增多不断提高,但涂层结合强度有所下降,但均符合设计标准。设计摩擦磨损试验。确定试验参数,对基体及上述各成分涂层进行环块式摩擦磨损试验,通过“失重法”计算耐磨性。对试验得到的摩擦系数进行比较分析。通过磨损形貌的微观表征,探究摩擦磨损机理,得到最优涂层。试验结果证明几种成分的涂层摩擦性能均较基体有着较大的提高,其中Ni60+15WC涂层的摩擦学性能最为优秀。
【关键词】：凸轮挺杆 高熵合金涂层 热压烧结 Ni基复合涂层 摩擦磨损
【学位授予单位】：济南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TK403;TG174.4
【目录】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 论文研究背景11-12
• 1.2 发动机配气机构研究现状12-14
• 1.2.1 发动机配气机构结构分类12-13
• 1.2.2 配气机构凸轮挺杆接触副摩擦磨损分析13
• 1.2.3 凸轮挺杆接触应力研究现状13-14
• 1.3 涂层技术在凸轮挺杆接触副的研究现状14-15
• 1.3.1 Ni基复合涂层14-15
• 1.3.2 Co基复合涂层15
• 1.3.3 高熵合金涂层15
• 1.4 耐磨涂层的制备方法现状及比较15-16
• 1.5 本文主要研究内容16-17
• 1.6 研究技术路线17-19
• 第二章 发动机配气机构凸轮挺杆仿真分析19-33
• 2.1 引言19-20
• 2.2 三维模型的建立20-21
• 2.3 发动机配气机构理论分析21-24
• 2.3.1 配气机构凸轮挺杆数学模型21-22
• 2.3.2 接触接触应力计算22-24
• 2.4 有限元法24-28
• 2.4.1 模型简化24-25
• 2.4.2 仿真参数确定25-26
• 2.4.3 凸轮挺杆机构运动学分析26-27
• 2.4.4 凸轮挺杆机构接触应力分析27-28
• 2.5 凸轮挺杆机构优化方案28-31
• 2.5.1 制备涂层的可行性分析29
• 2.5.2 涂层的接触应力计算及仿真分析29-31
• 2.6 本章小结31-33
• 第三章 热压烧结法制备AlCrFeNi高熵合金涂层33-47
• 3.1 引言33-34
• 3.2 试验材料与方法34-38
• 3.2.1 AlCrFeNi高熵合金粉末制备34-35
• 3.2.2 涂层预制35
• 3.2.3 热压烧结工艺35-37
• 3.2.4 AlCrFeNi高熵合金涂层结合强度37-38
• 3.2.5 微观组织表征38
• 3.3 结果与分析38-45
• 3.3.1 机械合金化制备高熵合金粉末组织形貌及成分分析38-39
• 3.3.2 热压烧结高熵合金涂层组织形貌及成分分析39-43
• 3.3.3 涂层形成机理分析43-44
• 3.3.4 AlCrFeNi高熵合金涂层显微硬度分析44-45
• 3.3.5 AlCrFeNi高熵合金涂层结合强度分析45
• 3.4 结论45-47
• 第四章 热压烧结法制备Ni基合金涂层47-57
• 4.1 引言47-48
• 4.2 Ni基复合涂层粉末设计48
• 4.3 热压烧结工艺参数48-50
• 4.4 Ni基复合涂层微观组织表征及分析50-53
• 4.4.1 表面形貌分析50-52
• 4.4.2 截面形貌分析52-53
• 4.5 显微硬度分析53-55
• 4.5.1 表面显微硬度分析53-54
• 4.5.2 截面显微硬度分析54-55
• 4.6 结合强度测试与分析55-56
• 4.7 本章小结56-57
• 第五章 各成分涂层摩擦磨损性能分析57-73
• 5.1 引言57-58
• 5.2 摩擦试验设计及参数确定58-59
• 5.3 摩擦磨损性能分析59-63
• 5.3.1 耐磨性分析59-60
• 5.3.2 摩擦系数分析60-63
• 5.4 摩擦磨损形貌超景深试验及分析63-65
• 5.4.1 三维形貌观察63-64
• 5.4.2 摩擦系数与形貌之间关系64-65
• 5.5 基体及涂层磨损机理分析65-71
• 5.5.1 基体45号钢磨损机理分析65-66
• 5.5.2 AlCrFeNi高熵合金涂层损机理分析66-67
• 5.5.3 Ni60涂层磨损机理分析67-68
• 5.5.4 Ni60+15WC涂层磨损机理分析68-70
• 5.5.5 Ni60+35WC涂层磨损机理分析70-71
• 5.6 本章小结71-73
• 第六章 结论73-75
• 6.1 结论73-74
• 6.2 展望74-75
• 参考文献75-79
• 致谢79-81
• 附录81-82

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  本文关键词：发动机配气机构复合涂层摩擦学性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

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