铁基减摩涂层的制备技术及涂层性能分析

发布时间：2017-09-30 12:21

  本文关键词：铁基减摩涂层的制备技术及涂层性能分析

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【摘要】：论文详细阐述了内孔电弧喷涂设备的组成与原理，介绍了内孔电弧喷涂枪的设计思路。利用造型软件UG和Solidworks设计了3种不同的内孔电弧喷涂枪，并给出了示意图。枪体加工制造完成后，进行了涂层的制备研究，证明了内孔电弧喷涂枪的使用效果良好。 制备的涂层为典型的铁基材料涂层。通过金相分析，发现孔隙相互不连通，形状为等轴状，随机分布。通过灰度差别以及能谱分析，确定了涂层中存在着一定量的氧化物。氧化物主要环绕在孔隙周围，少部分出现在熔滴粒子的边界。通过比较发现，同种涂层的孔隙率与氧化物含量较为接近。 对比了灰铸铁与涂层材料的磨损性能的差异。以4Cr13不锈钢为例，研究了铁基涂层在摩擦磨损中，不同因素对摩擦系数变化的影响，并分析了相关因素作用的强弱，得出了载荷主导的结论。延长磨损时间，发现铁基减摩涂层的摩擦系数与磨损量成正比。参考上述结论，可以为摩擦副设计提供合理的指导。 通过理论分析与试验验证，铁基减摩涂层在性能上确实好于灰铸铁材料。为了进一步了解分析涂层的性能，利用数值模型重构了涂层。基于随机算法的模型在形貌、孔隙率、氧化物含量等指标上，极为接近实际涂层。
【关键词】：内孔喷涂 数值模型 随机算法 摩擦系数 磨损量
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第一章 绪论9-19
• 1.1 发动机轻量化与磨损防护9-10
• 1.2 缸体减摩技术发展现状10-11
• 1.3 内孔热喷涂技术概述11-13
• 1.4 内孔喷涂设备组成13-14
• 1.5 内孔喷涂丝材概述14-16
• 1.5.1 弹簧钢14-15
• 1.5.2 马氏体不锈钢15
• 1.5.3 铁铬铝合金15-16
• 1.6 涂层模型研究现状16-18
• 1.6.1 概念模型16-17
• 1.6.2 统计模型17
• 1.6.3 图像重构模型17-18
• 1.7 课题研究内容18-19
• 第二章 内孔电弧喷涂枪的设计与验证19-31
• 2.1 内孔电弧喷涂设备设计19-22
• 2.1.1 喷涂电源选择19
• 2.1.2 喷涂机构设计19-20
• 2.1.3 送丝机构设计20-22
• 2.2 内孔电弧喷涂枪设计22-27
• 2.2.1 第Ⅰ代内孔电弧喷涂枪22-24
• 2.2.2 第Ⅱ代内孔电弧喷涂枪24-25
• 2.2.3 第Ⅲ代内孔电弧喷涂枪25-27
• 2.3 试验验证与结果分析27-31
• 2.3.1 试验过程27-29
• 2.3.2 结果分析29-31
• 第三章 涂层组织结构31-41
• 3.1 涂层的微观结构31-37
• 3.1.1 试样的制备31
• 3.1.2 65Mn 涂层形貌及成分分析31-34
• 3.1.3 4Cr13 涂层形貌及成分分析34-37
• 3.2 涂层的孔隙率与氧化物含量37-38
• 3.3 涂层孔隙与氧化物的尺寸与形状38-39
• 3.4 涂层减摩机理分析39-41
• 第四章 摩擦学试验与分析41-54
• 4.1 磨损对比试验41-43
• 4.2 摩擦系数正交试验43-46
• 4.2.1 正交试验原理44
• 4.2.2 磨损试验方案44-46
• 4.3 结果分析46-52
• 4.3.1 极差分析46-49
• 4.3.2 方差分析49-52
• 4.4 摩擦系数与磨损量52-54
• 第五章 涂层数值模型的建立54-65
• 5.1 涂层模型建立意义54
• 5.2 涂层模型重构方法选择54
• 5.3 涂层模型的建立54-56
• 5.4 模型算法的实现56-64
• 5.4.1 二维模型的程序设计56-58
• 5.4.2 二维模型的程序运行结果58-60
• 5.4.3 三维模型的程序设计60-62
• 5.4.4 三维模型的程序运行结果62-64
• 5.5 涂层模型的应用64-65
• 第六章 结论65-66
• 参考文献66-69
• 附录A 第Ⅲ代内孔电弧喷涂枪喷涂机构核心零件图纸69-71
• 附录B 三维模型的程序源代码71-77
• 在学研究成果77-78
• 致谢78

【参考文献】

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本文编号：948181