脉冲磁场处理对20Cr2Ni4A材料力学性能与疲劳寿命的影响
发布时间：2021-02-16 02:22
随着科学技术的发展,对机械零件的性能提出了更高的要求。零件的力学性能是零件服役过程中最重要的性能,零件的疲劳寿命决定了零件的有效工作时长。在大多数机械零件中,在生产加工工艺流程中所引入的应力集中是其失效的根本原因。现有的通过改善应力来提高零件力学性能和疲劳强度的方法存在很多不足。脉冲磁场强化技术即将预置应力试样放置在外加脉冲磁场中进行磁化处理。脉冲磁场强化技术降低材料残余应力具有耗时短、无温升、操作方便、清洁无污染等众多优势。因此,研究脉冲磁场强化技术对金属材料力学性能和疲劳寿命的影响规律非常迫切。本文以常用的合金钢20Cr2Ni4A为研究对象,通过脉冲磁处理研究了脉冲磁处理以后材料残余应力的变化,对脉冲磁场对于零件的力学性能和疲劳寿命也做了一些探索。研究成果如下:（1）首先搭建了脉冲磁场强化试验机。通过对脉冲磁处理关于材料改性和脉冲磁处理设备的调研,设计了脉冲磁场试验机,并搭建了脉冲磁场强化试验机原理样机。为后面的研究奠定了设备基础。（2）通过磁力显微镜和透射电镜对脉冲磁场的磁化处理前后的2Cr2Ni4A材料的磁畴组织和位错组织进行观察,研究了其变化。发现了在一定参数的脉冲磁处理以后...
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁的磁化曲线、磁致伸缩与外磁场的关系（钟文定，1987）
如图1-2（d）所示，磁化程度不随施加的磁场的增加而增加，这是这个阶段的特征。这个阶段称为接近饱和阶段（严密，2006；钟文定，1987）。由此可以看出，铁磁性材料，在外加磁场强度大于材料的饱和磁场强度的时候，材料可以被充分磁化。目前，研究铁磁性材料的重要工具中，最重要的是磁力显微镜（MagneticForceMicroscopy,MFM）。它是由原子力显微镜（AtomicForceMicroscopy,AFM）发展而来的，是研究磁性材料的关键实验观察技术。其成像原理是检测磁性探针与样品磁场之间的相互作用力从而生成磁力梯度分布图。MFM 采用磁性探针对样品表面扫描检测，对样品进行两次扫描，第一次扫描采用轻敲模式，Bruker 公司的 MFM 工作示意图如图 1-3 所示，得到样品表面形貌像，然后采用抬举模式，让磁性探针抬起一定高度扫描，按照样品的表面形貌进行扫描，磁性针尖与样品上的磁场发生相互作用力而引起针尖的偏转，通过反射得到?
图 1-3 Dimension Icon（Bruker, USA）磁力显微镜工作示意图（a）轻敲模式；（b）抬举模式1.3 磁处理技术的研究概况将电场、磁场应用于材料制备或材料加工过程，以实现对材料制备或材料加工过程的控制而改善材料的组织和性能，我们把这种方法称为材料电磁工艺（Electromagnetic Processing of Materials，简称为 EPM）（马修军，2014）。材料电磁工艺是一种新的材料制备与材料加工技术。在材料电磁工艺过去的 100 多年的发展中，最近 20 年来在材料科学与机械制造的研究中得到了广泛应用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]强脉冲磁场冲击处理对铝基复合材料塑性的影响机制[J]. 王宏明,李沛思,郑瑞,李桂荣,袁雪婷. 物理学报. 2015(08)
[2]脉冲磁化处理对M42高速钢刀具组织和力学性能的影响[J]. 马利平,梁志强,王西彬,赵文祥,焦黎,刘志兵. 金属学报. 2015(03)
[3]脉冲强磁场处理对TC4钛合金显微组织及力学性能的影响[J]. 李桂荣,李月明,王芳芳,王宏明. 中国有色金属学报. 2015(02)
[4]脉冲磁场在金属材料制备中的应用研究现状与展望[J]. 马修军,尹健,周志坚,戴斌煜. 铸造技术. 2014(12)
[5]齿轮齿面强化方法概述[J]. 宋洪侠,孙伟志,孔志营. 现代制造工程. 2014(02)
[6]残余应力研究现状及在镁合金中的应用前景[J]. 廖洪彬,李兴刚,马鸣龙,李永军,石国梁,张奎,张凤岗,曹忠,王强,黎朝晖. 材料导报. 2012(23)
[7]电磁复合处理降低焊接残余应力增益效应的初步研究[J]. 黄欣泉,蔡志鹏. 机械工程学报. 2011(04)
[8]XRD法计算4H-SiC外延单晶中的位错密度[J]. 贾仁需,张玉明,张义门,郭辉. 光谱学与光谱分析. 2010(07)
[9]45#钢在低频间歇磁场作用下晶界移动现象的研究[J]. 蔡志鹏,林健,赵海燕,鹿安理. 清华大学学报(自然科学版). 2010(07)
[10]地磁场中应力对磁畴组织的影响[J]. 陈曦,任吉林,王伟兰,陈晨. 失效分析与预防. 2007(01)
博士论文
[1]强磁场对合金中析出相凝固行为的影响[D]. 王晖.上海大学 2003
本文编号：3035974
【文章来源】：中国地质大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
铁的磁化曲线、磁致伸缩与外磁场的关系（钟文定，1987）
如图1-2（d）所示，磁化程度不随施加的磁场的增加而增加，这是这个阶段的特征。这个阶段称为接近饱和阶段（严密，2006；钟文定，1987）。由此可以看出，铁磁性材料，在外加磁场强度大于材料的饱和磁场强度的时候，材料可以被充分磁化。目前，研究铁磁性材料的重要工具中，最重要的是磁力显微镜（MagneticForceMicroscopy,MFM）。它是由原子力显微镜（AtomicForceMicroscopy,AFM）发展而来的，是研究磁性材料的关键实验观察技术。其成像原理是检测磁性探针与样品磁场之间的相互作用力从而生成磁力梯度分布图。MFM 采用磁性探针对样品表面扫描检测，对样品进行两次扫描，第一次扫描采用轻敲模式，Bruker 公司的 MFM 工作示意图如图 1-3 所示，得到样品表面形貌像，然后采用抬举模式，让磁性探针抬起一定高度扫描，按照样品的表面形貌进行扫描，磁性针尖与样品上的磁场发生相互作用力而引起针尖的偏转，通过反射得到?
图 1-3 Dimension Icon（Bruker, USA）磁力显微镜工作示意图（a）轻敲模式；（b）抬举模式1.3 磁处理技术的研究概况将电场、磁场应用于材料制备或材料加工过程，以实现对材料制备或材料加工过程的控制而改善材料的组织和性能，我们把这种方法称为材料电磁工艺（Electromagnetic Processing of Materials，简称为 EPM）（马修军，2014）。材料电磁工艺是一种新的材料制备与材料加工技术。在材料电磁工艺过去的 100 多年的发展中，最近 20 年来在材料科学与机械制造的研究中得到了广泛应用。
【参考文献】：
期刊论文
[1]强脉冲磁场冲击处理对铝基复合材料塑性的影响机制[J]. 王宏明,李沛思,郑瑞,李桂荣,袁雪婷. 物理学报. 2015(08)
[2]脉冲磁化处理对M42高速钢刀具组织和力学性能的影响[J]. 马利平,梁志强,王西彬,赵文祥,焦黎,刘志兵. 金属学报. 2015(03)
[3]脉冲强磁场处理对TC4钛合金显微组织及力学性能的影响[J]. 李桂荣,李月明,王芳芳,王宏明. 中国有色金属学报. 2015(02)
[4]脉冲磁场在金属材料制备中的应用研究现状与展望[J]. 马修军,尹健,周志坚,戴斌煜. 铸造技术. 2014(12)
[5]齿轮齿面强化方法概述[J]. 宋洪侠,孙伟志,孔志营. 现代制造工程. 2014(02)
[6]残余应力研究现状及在镁合金中的应用前景[J]. 廖洪彬,李兴刚,马鸣龙,李永军,石国梁,张奎,张凤岗,曹忠,王强,黎朝晖. 材料导报. 2012(23)
[7]电磁复合处理降低焊接残余应力增益效应的初步研究[J]. 黄欣泉,蔡志鹏. 机械工程学报. 2011(04)
[8]XRD法计算4H-SiC外延单晶中的位错密度[J]. 贾仁需,张玉明,张义门,郭辉. 光谱学与光谱分析. 2010(07)
[9]45#钢在低频间歇磁场作用下晶界移动现象的研究[J]. 蔡志鹏,林健,赵海燕,鹿安理. 清华大学学报(自然科学版). 2010(07)
[10]地磁场中应力对磁畴组织的影响[J]. 陈曦,任吉林,王伟兰,陈晨. 失效分析与预防. 2007(01)
博士论文
[1]强磁场对合金中析出相凝固行为的影响[D]. 王晖.上海大学 2003
本文编号：3035974
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/lxlw/3035974.html
