高速钢仿生表面的摩擦磨损性能研究

发布时间：2017-09-04 00:05

  本文关键词：高速钢仿生表面的摩擦磨损性能研究

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【摘要】：磨损会造成零部件的失效，是机械设备面临的主要问题。高速钢具有较高的硬度和强度，是制造切削工具和模具的主要材料。提高高速钢材料的耐磨性，对提高刀具和模具的寿命有重要意义。仿生学的兴起为材料的耐磨性设计提供了新的思路。本文仿照自然界生物的体表形态，采用激光熔凝技术和激光熔覆技术对高速钢材料表面进行处理，以实现增强高速钢材料的耐磨性。 本文设计了凸包形、凹坑形、条纹形和网格形4种仿生织构，研究了激光加工参数与仿生织构尺寸的对应关系。采用激光熔凝技术加工出凸包形和凹坑形试件，采用激光熔覆技术加工出Ni基WC粉末凸包形、Al2O3粉末条纹形、Al2O3粉末网格形、Ni基WC粉末条纹形和Ni基WC粉末网格形试件。对织构表面进行了金相试验和硬度测试，观察和分析了其组织结构的变化。进行了不同仿生织构试件的摩擦磨损试验，研究了织构的尺寸和间距对试件耐磨性和摩擦系数的影响。 研究表明，仿生织构的尺寸随激光的电流和脉宽呈线性关系增加。通过金相观察到织构的晶粒普遍细化现象。相比基体材料，，织构表面的硬度均有所提高，表面硬度与织构尺寸呈线性关系。与表面未经激光处理的光滑试件相比，每种织构试件的磨损量减少。总体来讲，激光熔覆处理试件的耐磨性要优于激光熔凝处理的试件。对比凸包形和凹坑形试件，凹坑形试件的耐磨性要优于凸包形试件。对比5种激光熔覆处理的试件，Al2O3粉末条纹形试件的耐磨性最好，然后依次为Al2O3粉末网格形、Ni基WC粉末条纹形、Ni基WC粉末网格形和Ni基WC粉末凸包形试件。
【关键词】：仿生 磨损 高速钢 表面处理
【学位授予单位】：宁波大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TG178;TH117.1
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 1 绪论8-18
• 1.1 选题意义8
• 1.2 国内外研究现状8-16
• 1.2.1 仿生耐磨技术8-13
• 1.2.2 表面织构13-16
• 1.3 本课题的研究内容16-18
• 2 试验方法18-42
• 2.1 仿生表面的设计与加工18-26
• 2.1.1 试验材料18-19
• 2.1.2 仿生表面织构的形态、尺寸和分布设计19-20
• 2.1.3 仿生表面织构的加工20-26
• 2.2 仿生表面织构的组织结构26-32
• 2.2.1 金相试验材料26
• 2.2.2 金相试验设备26-27
• 2.2.3 金相试验方法27-28
• 2.2.4 仿生表面织构的金相组织28-32
• 2.3 仿生表面的硬度测试32-39
• 2.3.1 硬度测试设备32-33
• 2.3.2 硬度测试方法33-34
• 2.3.3 硬度测试结果34-39
• 2.4 摩擦磨损试验39-42
• 2.4.1 摩擦磨损试验设备39-41
• 2.4.2 摩擦磨损试机工作原理41-42
• 3 激光熔凝仿生表面的摩擦磨损性能42-60
• 3.1 试验方法42-43
• 3.2 普通试件的磨损特性43-44
• 3.3 凸包织构试件的磨损特性44-49
• 3.4 凹坑织构试件的磨损特性49-53
• 3.5 凸包和凹坑织构试件磨损性能的比较53-54
• 3.6 磨损机理分析54-59
• 3.7 本章小结59-60
• 4 激光粉末熔覆表面的摩擦磨损性能60-89
• 4.1 试验方法60-61
• 4.2 Ni 基 WC 粉末凸包织构试件的磨损特性61-64
• 4.3 激光熔覆 Ni 基 WC 粉末凸包和激光熔凝凸包试件耐磨性的比较64-65
• 4.4 Al_2O_3粉末条纹织构试件的磨损特性65-70
• 4.5 Al_2O_3粉末网格织构试件的磨损特性70-75
• 4.6 Ni 基 WC 粉末条纹织构试件的磨损特性75-78
• 4.7 Ni 基 WC 粉末网格织构试件的磨损特性78-82
• 4.8 激光粉末熔覆试件耐磨性的比较82-86
• 4.9 磨损形貌分析86-88
• 4.10 本章小结88-89
• 5 结论与展望89-91
• 参考文献91-96
• 在学研究成果96-97
• 致谢97

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本文编号：788127