镶铸仿生耦合蠕墨铸铁摩擦磨损性能的研究

发布时间：2022-07-16 15:20

　　为了满足列车提速对制动盘性能提出的要求,提高列车制动盘的抗磨损性能并延长其使用寿命,本文运用了生物仿生耦合理论,模仿海洋贝壳及蜣螂体表的形态特征和结构,设计出仿生耦合单元体。利用镶铸工艺,将仿生耦合单元体（材料为H13钢）与蠕墨铸铁基体结合,制备了镶铸仿生耦合材料。该材料具有一定厚度仿生耐磨层,弥补了激光熔凝仿生非光滑表面材料仅能得到耐磨表面的缺陷。试验结果表明:镶铸仿生耦合试样单元体与基体的结合为冶金结合。根据显微组织和形成机制的不同,镶铸仿生耦合试样可分为五个区域:单元体、单元体相变区、界面、激冷区和基体。由于各区域显微硬度不同,镶铸仿生耦合试样表面呈现了软硬交错的仿生结构。镶铸仿生耦合试样的磨损形貌为基体部分磨损严重,有明显的犁削和粘着特征,而单元体、界面和激冷区仅有少量的磨损,其犁削和粘着特征不明显。其磨损是由平面磨损转向非光滑表面磨损的过程。因为具有一定厚度的抗磨损层和软硬交替的仿生结构,在相同磨损条件下,镶铸仿生耦合试样较普通蠕墨铸铁试样表现出了良好的耐磨性能。 

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
提要
第一章 绪论
    1.1 选题的目的及意义
    1.2 本论文研究的主要内容及目标
第二章 文献综述
    2.1 仿生耦合研究概述
        2.1.1 仿生学理论
        2.1.2 仿生学的研究方法
        2.1.2 生物耦合现象及研究
        2.1.3 仿生耦合概念的提出
        2.1.4 仿生耦合研究发展与应用
        2.1.5 仿生耦合材料的制备技术
        2.1.6 仿生耦合材料制备技术研究发展—镶铸技术
            2.1.6.1 镶铸方法的原理及特点
            2.1.6.2 镶铸工艺生产双金属复合耐磨件的研究应用及展望
    2.2 列车制动摩擦材料的研究
        2.2.1 制动摩擦磨损机理
        2.2.2 列车制动材料的研究及发展
            2.2.2.1 锻钢材料
            2.2.2.2 C—C 纤维复合材料
            2.2.2.3 陶瓷材料
            2.2.2.4 铝基复合材料
            2.2.2.5 热喷涂制动摩擦材料
第三章 镶铸仿生耦合试样的设计、制备及试验方法
    3.1 仿生耦合试样生物体原型
    3.2 仿生耦合试样的设计
    3.3 镶铸仿生耦合试样制备
        3.3.1 镶铸仿生耦合试样单元体的制备
        3.3.2 镶铸仿生耦合试样基体材料的制备
        3.3.3 浇注前镶铸工艺的分析及数值计算
            3.3.3.1 镶铸工艺分析
            3.3.3.2 镶铸工艺的数值计算
        3.3.4 镶铸仿生耦合试样的镶铸
    3.4 实验设备及工具
第四章 镶铸仿生耦合试样的组织形态及显微硬度
    4.1 镶铸仿生耦合试样单元体区的界面形态
    4.2 镶铸仿生耦合试样的显微组织
        4.2.1 镶铸仿生耦合试样单元体未相变区域的显微组织
        4.2.2 镶铸仿生耦合试样单元体相变区的显微组织
        4.2.3 镶铸仿生耦合试样激冷区的显微组织
        4.2.4 镶铸仿生耦合试样双单元体间影响区的显微组织
    4.3 镶铸仿生耦合试样的显微硬度
        4.3.1 单元体形状对显微硬度的影响
        4.3.2 单元体间距对显微硬度的影响
        4.3.3 三个单元体的镶铸仿生耦合试样的显微硬度
第五章 单元体合金化的镶铸仿生耦合试样
    5.1 实验材料及方法
        5.1.1 实验材料
        5.1.2 实验方法
    5.2 实验结果与分析
        5.2.1 区域成分分析
        5.2.2 激冷区的显微组织
        5.2.3 合金化单元体镶铸仿生耦合试样的显微硬度
第六章 镶铸仿生耦合试样的摩擦磨损性能
    6.1 仿生试样的磨损失重量
        6.1.1 单元体不同形状对磨损失重量的影响
        6.1.2 单元体不同间距对磨损失重量的影响
        6.1.3 不同载荷对磨损失重量的影响
        6.1.4 单元体合金化对磨损失重量的影响
    6.2 磨损形貌分析
    6.3 耐磨机理探讨
第七章 结论
参考文献
摘要
Abstract
致谢


【参考文献】：
期刊论文
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[5]300km/h高速列车高纯净锻钢制动盘材料的研究[J]. 芦金宁,韩建民,李荣华,李卫京,王润志.  铁道学报. 2003(06)
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本文编号：3662758