300M钢离子注Cr工艺及改性层性能研究
发布时间：2020-12-27 16:32
300M钢具有强度高、韧性好、疲劳性能优良等优点,是飞机起落架主要用钢,但是300M钢工件在腐蚀性环境中服役时极易发生腐蚀开裂导致其失效;此外在起落架的固有接触中,对300M钢的硬度耐磨性等力学性能有较高的要求。针对上述问题,本课题采用离子注入技术在300M钢表面进行Cr元素注入,制备Cr改性层,并探究其腐蚀、耐磨性能。本试验取五种不同的离子注入剂量进行工艺试验研究,五种剂量分别为2.38×1016、4.77×1016、9.50×1016、1.40×1017、2.80×1017ions/cm2。采用Trim2008程序模拟离子注入过程,改性层的深度为45nm,在18.2nm处Cr元素含量最高。通过扫描电镜观察,发现离子注入后试样表面划痕减少且划痕深度变浅,表面更加平整;XRD测试表明试样表层存在固溶体及部分化合物析出相,离子注入的固溶强化作用提高了试样的表面强度;由于离子注入的轰击平整作用,300M钢试样表面粗糙度有所降低,但随着离子注入剂量的增加,在30...
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热喷涂过程及原理示意图
过高的温度会影响高强钢的疲劳性能；涂料涂层也是目前广泛应用的一种技术，涂料的耐磨性不足以及结合力低的缺点具有很大的限制。所以新型起落架表面防护技术究对我国航空工业的发展至关重要。离子注入技术具有其它一般的表面技术的共同优点，即仅改变材料表面的性质，而不会基体材料本身的性能弹性、塑性、韧性等。同时，离子注入改性层与基体结合力高，注素会深入基体改善基体本身的性能，而且离子注入可以选择任何元素注入基体内，不受中的固溶度影响。离子注入在试样表层产生辐照损伤、固溶强化、弥散强化等方式改善的性能。因此采用离子注入技术在 300M 钢表面注入耐蚀性、耐磨性元素，对提高 300M体的腐蚀耐磨性能，延长其使用寿命具有重大的意义。.2 可行性分析本实验在国内外研究的基础上，决定选取 Cr 元素为注入元素。Cr 元素在元素周期表中 VIB 族，原子序数 24，核外电子排布为 3d54s1，晶体结构为体心立方晶胞。Fe 的晶体同为体心立方，图 1.2 是 Fe-Cr 二元合金相图，从图中可以看出 Fe 原子与 Cr 原子无限。
及离子注入设备选取 300M 钢，其名义成分为 40CrNi2Si2MoVA，具体含量 钢加工成 15mm×15mm×4mm 的方形试样，将试样依次经过)、w7(05)、w3.5(07)号砂纸打磨、抛光，然后浸入无水乙醇中待试样自然风干后将其放入离子注入腔室中。表 2.1 300M 钢的主要成分 Cr Ni Mn Si M0.46 0.65-0.95 1.6-2.0 0.65-0.90 1.45-1.80 0.3-度为 99.99wt%的纯 Cr 靶材，靶材为圆柱状带底盘，圆柱直底盘直径为 14 mm，厚度为 2 mm。形状如图 2.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子注入掺杂工艺研究[J]. 杨士慧,徐向前,田红林,张文婷,YANG Fei. 智能电网. 2017(08)
[2]高强钢在工程结构中的应用进展[J]. 罗永峰,王熹宇,强旭红,刘晓. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(S1)
[3]MEVVA离子束技术的发展及应用[J]. 吴先映,廖斌,张旭,李强,彭建华,张荟星,张孝吉. 北京师范大学学报(自然科学版). 2014(02)
[4]不同族金属离子注入对Cr4Mo4V摩擦磨损性能的影响[J]. 金杰,陈蕴博,高克玮. 中国表面工程. 2014(02)
[5]浅析离子注入技术[J]. 凌筱清,顾翊锬. 科技风. 2012(22)
[6]热处理工艺对300M超高强度钢组织和性能的影响[J]. 彭雯雯,曾卫东,康超,贾志强. 材料热处理学报. 2012(03)
[7]飞机起落架用300M超高强钢发展及研究现状[J]. 张慧萍,王崇勋,杜煦. 哈尔滨理工大学学报. 2011(06)
[8]40CrNi2Si2MOVA超高强钢在模拟海水全浸区的腐蚀行为[J]. 于美,祁晋豫,刘建华,李松梅,孙玉静. 腐蚀与防护. 2011(10)
[9]钛离子注入对AZ31镁合金表面力学性能及耐蚀性的影响[J]. 谭雪霏,张新,赵春波. 轻合金加工技术. 2011(08)
[10]飞机起落架材料防护技术现状及研究进展[J]. 刘鹏,蔡健平,王旭东,汤智慧. 装备环境工程. 2011(02)
博士论文
[1]等离子体源离子注入材料表面改性及其机理研究[D]. 孙牧.中国科学院研究生院（物理研究所） 1997
硕士论文
[1]耐高温防腐涂层的制备[D]. 文旭东.西北大学 2014
[2]Cr离子注入镍钛合金的表面改性研究[D]. 李慧萍.北方工业大学 2014
[3]高强钢在大型变电站联合构架的应用分析[D]. 王志慧.兰州理工大学 2014
[4]船用高强钢三明治板激光焊接接头的组织和海水腐蚀性能[D]. 李恒贺.兰州理工大学 2014
[5]先进离子注入机的应用及研究[D]. 宋锋.复旦大学 2013
[6]等离子体浸没式离子注入和等离子体磁性质的研究[D]. 李林森.复旦大学 2008
[7]银离子注入不锈钢制备抗菌功能材料的研究[D]. 墙蔷.武汉科技大学 2007
[8]超高强度钢40CrNi2Si2MoVA强韧化工艺研究[D]. 唐华.西南交通大学 2006
[9]7A04表面纳米化及其对离子注入的影响[D]. 叶惠琼.南京理工大学 2006
[10]非晶态二氧化硅的辐照增强扩散效应研究[D]. 宋建明.四川大学 2006
本文编号：2942089
【文章来源】：南京航空航天大学江苏省 211工程院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
热喷涂过程及原理示意图
过高的温度会影响高强钢的疲劳性能；涂料涂层也是目前广泛应用的一种技术，涂料的耐磨性不足以及结合力低的缺点具有很大的限制。所以新型起落架表面防护技术究对我国航空工业的发展至关重要。离子注入技术具有其它一般的表面技术的共同优点，即仅改变材料表面的性质，而不会基体材料本身的性能弹性、塑性、韧性等。同时，离子注入改性层与基体结合力高，注素会深入基体改善基体本身的性能，而且离子注入可以选择任何元素注入基体内，不受中的固溶度影响。离子注入在试样表层产生辐照损伤、固溶强化、弥散强化等方式改善的性能。因此采用离子注入技术在 300M 钢表面注入耐蚀性、耐磨性元素，对提高 300M体的腐蚀耐磨性能，延长其使用寿命具有重大的意义。.2 可行性分析本实验在国内外研究的基础上，决定选取 Cr 元素为注入元素。Cr 元素在元素周期表中 VIB 族，原子序数 24，核外电子排布为 3d54s1，晶体结构为体心立方晶胞。Fe 的晶体同为体心立方，图 1.2 是 Fe-Cr 二元合金相图，从图中可以看出 Fe 原子与 Cr 原子无限。
及离子注入设备选取 300M 钢，其名义成分为 40CrNi2Si2MoVA，具体含量 钢加工成 15mm×15mm×4mm 的方形试样，将试样依次经过)、w7(05)、w3.5(07)号砂纸打磨、抛光，然后浸入无水乙醇中待试样自然风干后将其放入离子注入腔室中。表 2.1 300M 钢的主要成分 Cr Ni Mn Si M0.46 0.65-0.95 1.6-2.0 0.65-0.90 1.45-1.80 0.3-度为 99.99wt%的纯 Cr 靶材，靶材为圆柱状带底盘，圆柱直底盘直径为 14 mm，厚度为 2 mm。形状如图 2.1 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]离子注入掺杂工艺研究[J]. 杨士慧,徐向前,田红林,张文婷,YANG Fei. 智能电网. 2017(08)
[2]高强钢在工程结构中的应用进展[J]. 罗永峰,王熹宇,强旭红,刘晓. 天津大学学报(自然科学与工程技术版). 2015(S1)
[3]MEVVA离子束技术的发展及应用[J]. 吴先映,廖斌,张旭,李强,彭建华,张荟星,张孝吉. 北京师范大学学报(自然科学版). 2014(02)
[4]不同族金属离子注入对Cr4Mo4V摩擦磨损性能的影响[J]. 金杰,陈蕴博,高克玮. 中国表面工程. 2014(02)
[5]浅析离子注入技术[J]. 凌筱清,顾翊锬. 科技风. 2012(22)
[6]热处理工艺对300M超高强度钢组织和性能的影响[J]. 彭雯雯,曾卫东,康超,贾志强. 材料热处理学报. 2012(03)
[7]飞机起落架用300M超高强钢发展及研究现状[J]. 张慧萍,王崇勋,杜煦. 哈尔滨理工大学学报. 2011(06)
[8]40CrNi2Si2MOVA超高强钢在模拟海水全浸区的腐蚀行为[J]. 于美,祁晋豫,刘建华,李松梅,孙玉静. 腐蚀与防护. 2011(10)
[9]钛离子注入对AZ31镁合金表面力学性能及耐蚀性的影响[J]. 谭雪霏,张新,赵春波. 轻合金加工技术. 2011(08)
[10]飞机起落架材料防护技术现状及研究进展[J]. 刘鹏,蔡健平,王旭东,汤智慧. 装备环境工程. 2011(02)
博士论文
[1]等离子体源离子注入材料表面改性及其机理研究[D]. 孙牧.中国科学院研究生院（物理研究所） 1997
硕士论文
[1]耐高温防腐涂层的制备[D]. 文旭东.西北大学 2014
[2]Cr离子注入镍钛合金的表面改性研究[D]. 李慧萍.北方工业大学 2014
[3]高强钢在大型变电站联合构架的应用分析[D]. 王志慧.兰州理工大学 2014
[4]船用高强钢三明治板激光焊接接头的组织和海水腐蚀性能[D]. 李恒贺.兰州理工大学 2014
[5]先进离子注入机的应用及研究[D]. 宋锋.复旦大学 2013
[6]等离子体浸没式离子注入和等离子体磁性质的研究[D]. 李林森.复旦大学 2008
[7]银离子注入不锈钢制备抗菌功能材料的研究[D]. 墙蔷.武汉科技大学 2007
[8]超高强度钢40CrNi2Si2MoVA强韧化工艺研究[D]. 唐华.西南交通大学 2006
[9]7A04表面纳米化及其对离子注入的影响[D]. 叶惠琼.南京理工大学 2006
[10]非晶态二氧化硅的辐照增强扩散效应研究[D]. 宋建明.四川大学 2006
本文编号：2942089
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