Cr12MoV钢脉冲等离子体爆炸表面改性研究

发布时间：2017-06-22 18:07

  本文关键词：Cr12MoV钢脉冲等离子体爆炸表面改性研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：脉冲等离子体爆炸技术是在脉冲等离子技术基础上发展起来的一种表面改性技术,该技术可以在材料表面形成瞬间高温、高压微区,使材料表面发生快速凝固、快速淬火和微合金化等过程,并在表面形成改性层或薄膜,显著增强材料表面的硬度、耐磨和耐蚀等性能。Cr12MoV钢作为具有良好强韧性、耐磨性和较高淬透性的钢铁材料,目前已被广泛用于制作各种冷作模具。但由于工作条件恶劣使其使用寿命缩短,为了克服这一困难,需要进一步改善Cr12MoV钢表面的耐磨和耐蚀性能。本文采用脉冲等离子体爆炸技术对Cr12MoV钢进行表面改性处理,研究电容(C)、脉冲次数(n)、枪口离试样的距离(H)等工艺参数以及电极材料对表面改性层的组织、物相及性能的影响规律,通过优化脉冲等离子体爆炸工艺,在Cr12MoV钢上获得了高硬度、高耐磨性的表面改性层,探讨了脉冲等离子体爆炸技术在Cr12MoV钢表面处理中的改性机制。研究结果表明:通过脉冲等离子体爆炸技术对Cr12MoV钢进行表面改性处理,可以获得厚度均匀、组织致密、晶粒细小的改性层。随着电容、脉冲次数增加及距离的降低,改性层的厚度、硬度不断增加,但能量越高,表面熔化程度越大。电极材料为W时,表面物相由马氏体向奥氏体转变;采用Ti电极时,改性层表面可形成新的TiN相。随着电容和脉冲次数的增加,试样表面耐磨性不断提高。通过模拟不同工况条件下的磨损研究,经脉冲等离子体爆炸技术处理后的Cr12MoV钢表面耐磨性均有明显改善。改性层表面磨损机制有粘着磨损、氧化磨损以及磨粒磨损和疲劳磨损。综合比较表面改性层组织和性能表明,采用W电极,C=1000μF、n=3、H=50 mm时,改性层具有最优的力学性能,试样表面粗糙度约为6.26μm、改性层厚度约为54μm、显微硬度峰值达到840 HK0.025,耐磨性为原始试样的1.68倍。通过脉冲等离子体爆炸技术改性后,Cr12MoV钢表面耐蚀性得到提高。改性层耐蚀性随电容的增加先降低后升高,随着脉冲次数的增加先增加后降低,采用最优工艺参数处理后材料表面耐蚀性最好,相比基体提高约一个数量级。
【关键词】：Cr12MoV钢 脉冲等离子体爆炸技术 表面改性 耐磨性 耐蚀性
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 绪论10-21
• 1.1 金属表面形变强化11-12
• 1.2 热扩渗技术12-13
• 1.3 气相沉积技术13-14
• 1.4 高能束表面处理14-17
• 1.4.1 激光表面处理技术14-15
• 1.4.2 电子束表面处理技术15-16
• 1.4.3 离子束表面处理技术16-17
• 1.5 脉冲等离子体爆炸处理技术17-19
• 1.6 论文研究的意义及主要研究内容19-21
• 1.6.1 论文研究目的与意义19-20
• 1.6.2 论文研究的主要内容20-21
• 第2章 实验材料与方法21-32
• 2.1 实验材料21-22
• 2.2 试验过程及装置22-26
• 2.2.1 试验技术路线22-24
• 2.2.2 试验装置24-26
• 2.3 组织结构与成份分析26
• 2.3.1 表面物相组成分析26
• 2.3.2 显微结构与元素分析26
• 2.3.3 电子背散射衍射分析26
• 2.4 性能表征测试方法26-30
• 2.4.1 表面粗糙度26-27
• 2.4.2 改性层厚度测试27
• 2.4.3 显微硬度测量27
• 2.4.4 摩擦磨损27-29
• 2.4.5 耐蚀性29-30
• 2.5 试验仪器及设备30-32
• 第3章 Cr12MoV钢PPD处理工艺研究32-56
• 3.1 电容值对改性层组织与性能影响32-37
• 3.1.1 电容值对表面形貌的影响32-33
• 3.1.2 电容值对表面粗糙度的影响33-34
• 3.1.3 电容值对表面物相的影响34-35
• 3.1.4 电容值对截面组织形貌与改性层厚度的影响35-36
• 3.1.5 电容值对改性层显微硬度36-37
• 3.2 脉冲次数对改性层组织与性能影响37-44
• 3.2.1 脉冲次数对表面组织形貌的影响37-39
• 3.2.2 脉冲次数对表面粗糙度的影响39-40
• 3.2.3 脉冲次数对表面微观组织的影响40-41
• 3.2.4 脉冲次数对表面物相的影响41-42
• 3.2.5 脉冲次数对截面组织形貌与改性层厚度的影响42-43
• 3.2.6 脉冲次数对改性层显微硬度的影响43-44
• 3.3 距离对改性层组织与性能影响44-49
• 3.3.1 距离对表面形貌的影响44-46
• 3.3.2 距离对表面粗糙度的影响46
• 3.3.3 距离对表面物相的影响46-47
• 3.3.4 距离对截面组织形貌与改性层厚度的影响47-48
• 3.3.5 距离对改性层显微硬度的影响48-49
• 3.4 电极材料对改性层组织与性能影响49-50
• 3.4.1 电极材料对表面物相的影响49-50
• 3.4.2 电极材料对截面显微硬度的影响50
• 3.5 改性层强化机制分析50-55
• 3.6 本章小结55-56
• 第4章 改性层耐磨性及耐蚀性研究56-76
• 4.1 PPD处理工艺对改性层耐磨性的影响56-61
• 4.1.1 电容对改性层耐磨性的影响56-59
• 4.1.2 处理次数对改性层耐磨性的影响59-61
• 4.2 摩擦条件对改性层耐磨性的影响61-69
• 4.2.1 摩擦副对改性层摩擦磨损性能的影响61-64
• 4.2.2 载荷对改性层摩擦磨损性能的影响64-66
• 4.2.3 转速对改性层摩擦磨损性能的影响66-69
• 4.3 改性层梯度耐磨性分析69-70
• 4.4 改性层磨损机制分析70-72
• 4.5 改性层耐蚀性研究72-74
• 4.5.1 电容对改性层耐蚀性的影响72-73
• 4.5.2 处理次数对改性层耐蚀性的影响73-74
• 4.6 本章小结74-76
• 结论76-78
• 参考文献78-83
• 论文发表情况83-84
• 致谢84-85

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