铝制内燃机缸体内壁铁基涂层耐磨机理的研究

发布时间：2017-06-14 06:12

  本文关键词：铝制内燃机缸体内壁铁基涂层耐磨机理的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在汽车轻量化过程中,最常用的方法是使用轻合金代替传统的钢铁材料,其中铸铁发动机通常被铝制发动机替代,但铝制发动机缸体存在耐磨性差的问题。目前常用的解决方案是在铝制内燃机缸体内壁喷涂铁基涂层,本文主要对铝制内燃机缸体内壁铁基涂层的耐磨和减摩机制进行了研究。研究结果表明铁基涂层的两种减摩机制分别为孔隙储油减摩机制和氧化物自润滑减摩机制,对提高零部件的耐磨性的研究具有重要的意义。利用沈阳工业大学自主研制的DPT-5型电弧喷涂设备,选取合适的工艺参数制备了三种不同的涂层,基体选用的是灰铸铁,三种涂层材料分别是65Mn、08Mn2Si和4Cr13。利用金相显微镜和扫描电子显微镜,分析了三种涂层的微观结构。利用XRD衍射实验对涂层表面进行定性的分析。结果表明:涂层表面都存在氧化物。利用Image J软件对低倍数金相照片进行处理,得到了三种涂层的孔隙率和氧化物占比。通过涂层结合强度实验,得出了三种涂层的结合强度。分析涂层中孔隙和氧化物的存在对涂层结合强度的影响,实验结果表明:65Mn涂层的结合强度最大,为31.01MPa。随着涂层中孔隙率和氧化物含量的减少,涂层的结合强度得到提高。通过硬度试验,测得三种涂层和基体的显微硬度,65Mn的硬度最大为421.4HV。利用高温摩擦磨损实验机,在干摩擦条件和浸油摩擦条件下,分别进行了摩擦磨损试验,得到了三个涂层以及基体的摩擦系数。研究涂层中孔隙率和氧化物占比对涂层减摩耐磨性能的影响,并对涂层进行渗透试验以及磨痕组织分析。实验结果表明:干摩擦条件下的平均摩擦系数比浸油摩擦条件的大很多,说明涂层中的孔隙可以提高涂层的减摩性。涂层的减摩机制为孔隙储油机制和涂层表面氧化物自润滑机制。
【关键词】：电弧喷涂 孔隙 氧化物 耐磨性 减摩机制
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题研究的背景9-10
• 1.2 铝制发动机内壁表面改性的方法10-13
• 1.2.1 复合电镀10
• 1.2.2 激光熔敷10
• 1.2.3 气相沉积技术10-11
• 1.2.4 电弧喷涂11-13
• 1.3 汽车发动机缸体涂层发展前景及方向13-15
• 1.4 课题研究的主要内容及创新点15-16
• 第2章 实验设备、材料与方法16-23
• 2.1 实验仪器及设备16-18
• 2.1.1 电弧喷涂设备16-17
• 2.1.2 显微硬度实验设备17
• 2.1.3 摩擦磨损实验设备17-18
• 2.2 涂层材料的选择18-19
• 2.2.1 Cr13型马氏体不锈钢18
• 2.2.2 高碳钢与低合金钢18-19
• 2.3 基体材料及表面预处理19-20
• 2.4 电弧喷涂工艺参数的选择20-23
• 2.4.1 喷涂电压和电流20-21
• 2.4.2 雾化空气压力21
• 2.4.3 喷涂距离以及喷枪的角度和速度21-23
• 第3章 铁基涂层的组织分析23-36
• 3.1 08Mn2Si涂层组织分析23-25
• 3.2 65Mn涂层组织分析25-28
• 3.3 4Cr13涂层组织分析28-30
• 3.4 涂层的孔隙率和氧化物占比30-35
• 3.5 本章小结35-36
• 第4章 涂层硬度及摩擦磨损试验36-58
• 4.1 涂层硬度36-37
• 4.1.1 影响涂层硬度的因素36
• 4.1.2 硬度试验36-37
• 4.2 涂层结合强度37-38
• 4.3 涂层的摩擦磨损试验38-50
• 4.3.1 载荷 50N单平销干摩擦 10min38-43
• 4.3.2 载荷 50N单凸销浸油摩擦 2h43-45
• 4.3.3 载荷 200N单平销浸油摩擦 2h45-48
• 4.3.4 载荷 200N单凸销浸油摩擦 2h48-50
• 4.4 涂层孔隙结构的储油效果50-54
• 4.4.1 涂层孔隙的形成50-51
• 4.4.2 渗透试验51-54
• 4.5 涂层的减摩机理54-57
• 4.5.1 干摩擦减摩机理54-55
• 4.5.2 浸油摩擦减摩机理55-57
• 4.6 本章小结57-58
• 第5章 结论58-59
• 参考文献59-63
• 在学研究成果63-64
• 致谢64

【参考文献】

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1 蔡宏图;江涛;周勇;;热喷涂技术的研究现状与发展趋势[J];装备制造技术;2014年06期

2 张燕;张行;刘朝辉;邓智平;;热喷涂技术与热喷涂材料的发展现状[J];装备环境工程;2013年03期

3 魏秋兰;邢亚哲;;汽车发动机气缸热喷涂涂层的现状与发展[J];车用发动机;2012年05期

4 刘建弟;张述泉;王华明;;激光熔覆WC颗粒增强复合涂层的组织及耐磨性[J];中国有色金属学报;2012年09期

5 张伟;郭永明;陈永雄;;热喷涂技术在产品再制造领域的应用及发展趋势[J];中国表面工程;2011年06期

6 吴比;李增荣;;电弧喷涂铁基缸体涂层材料组织及耐磨性分析[J];石油化工高等学校学报;2011年05期

7 高永建;张世堂;邓智昌;宝民;周健松;;激光熔覆高温自润滑覆层的摩擦学特性[J];中国表面工程;2011年02期

8 尹志坚;王树保;傅卫;谭兴海;陶顺衍;丁传贤;;热喷涂技术的演化与展望[J];无机材料学报;2011年03期

9 张光钧;吴培桂;许佳宁;朱屹峰;吕灵宾;;激光熔覆的应用基础研究进展[J];金属热处理;2011年01期

10 王有喜;张勇;张春明;王超;;电弧喷涂技术的发展及应用[J];农业装备与车辆工程;2010年03期

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本文编号：448721