陶瓷内衬油管端部强韧化及抽油泵摩擦副磨损性能研究

论文摘要

本文研究了不同ZrO2添加量对离心高温自蔓延制备的陶瓷内衬油管陶瓷层的增韧影响,运用感应加热—喷水冷却手段对抽油管端部的进行了强化研究,研究了喷焊合金与镀铬不锈钢摩擦副,ZrO2增韧Al2O3陶瓷与95陶瓷摩擦副的磨损性能,讨论了磨损机制。首先研究了在铝热剂中添加2 wt.%,4 wt.%,6 wt.%,8 wt%的ZrO2（3mol%Y2O3）粉体,通过高温自蔓延反应制备陶瓷内衬管,观察了陶瓷内的微观组织,测量了陶瓷层的相组成,陶瓷硬度,压溃强度,断裂韧性等性能。其次,运用感应加热—喷水冷却手段对抽油管管端钢体进行处理。将陶瓷内衬管的端部加热到830℃左右,保温400s,然后用喷水线圈喷水不同时间,观察了钢基体的微观组织,测量了钢基体的硬度,加工成螺纹后的拉伸强度和拧扣实验,观察螺纹失效形式。最后,研究了喷焊镍基合金与镀铬不锈钢摩擦副,ZrO2增韧Al2O3陶瓷与95陶瓷摩擦副的磨损性能,测量了在干摩擦、水润滑、磨粒磨损条件下的磨损系数和磨损率,观察了试样的磨损表面,讨论了磨损机制。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 自蔓延高温合成（SHS）陶瓷内衬复合管技术
• 1.2.1 自蔓延高温合成（SHS）铝热技术的发展
• 1.2.2 离心自蔓延高温合成（SHS）技术在陶瓷内衬复合钢管上应用
• 2O₃ 陶瓷材料的增韧研究现状'>1.3 Al₂O₃陶瓷材料的增韧研究现状
• 1.3.1 颗粒弥散增韧
• 2O₃'>1.3.2 微裂纹增韧Al₂O₃
• 1.3.3 晶须、纤维和碳纳米管增韧
• 1.3.4 纳米技术增韧
• 1.3.5 协同增韧
• 2 增韧'>1.3.6 ZrO₂增韧
• 1.4 摩擦磨损的机制
• 1.4.1 摩擦
• 1.4.2 磨损
• 1.5 本文研究的内容和意义
• 第2章 实验材料及研究方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方案
• 2.4 样品表征
• 2.4.1 金相组织和磨损形貌观察
• 2.4.2 X 射线衍射分析
• 2.4.3 密度的测定
• 2.4.4 陶瓷层显微硬度测定
• 2.5 性能测试
• 2.5.1 体积磨损率的测定
• 2.5.2 摩擦系数的测定
• 2.5.3 陶瓷内衬管压溃强度测定
• 2.5.4 P110 螺纹强度测定
• 2增韧陶瓷内衬复合油管研究'>第3章 ZrO₂增韧陶瓷内衬复合油管研究
• 3.1 引言
• 3.2 显微组织及物相分析
• 2 粉体的形貌及相分析'>3.2.1 ZrO₂粉体的形貌及相分析
• 2后Al₂O₃ 陶瓷显微组织变化'>3.2.2 添加ZrO₂后Al₂O₃陶瓷显微组织变化
• 2后Al₂O₃ 陶瓷的XRD 分析'>3.2.3 添加ZrO₂后Al₂O₃ 陶瓷的XRD 分析
• 2对Al₂O₃ 的生长取向的影响'>3.2.4 ZrO₂对Al₂O₃的生长取向的影响
• 3.3 机械性能分析
• 3.3.1 陶瓷层的硬度
• 3.3.2 陶瓷内衬管的压溃强度
• 3.3.3 陶瓷层的断裂韧性
• 3.3.4 陶瓷内衬管的机械冲击试验
• 3.4 氧化锆增韧分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 陶瓷内衬油管管端的感应加热强化处理
• 4.1 引言
• 4.2 冷却方式对油管螺纹部位显微组织的影响
• 4.3 冷却方式对油管螺纹部位力学性能的影响
• 4.3.1 油管管端硬度分析
• 4.3.2 油管的拉伸性能
• 4.3.3 油管螺纹的失效形式
• 4.4 本章小结
• 第5章 喷焊镍基合金及增韧陶瓷的磨损性能研究
• 5.1 引言
• 5.2 组织分析
• 5.3 喷焊镍基合金和增韧陶瓷的XRD 分析
• 5.4 干摩擦磨损性能
• 5.4.1 载荷对摩擦系数和磨损率的影响
• 5.4.2 载荷对磨损表面的影响
• 5.5 水润滑下的摩擦磨损性能
• 5.5.1 载荷对摩擦系数和磨损率的影响
• 5.5.2 载荷对磨损表面的影响
• 5.6 磨料磨损性能
• 5.6.1 载荷对磨损率的影响
• 5.6.2 载荷对磨损表面的影响
• 5.7 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 摘要
• Abstract
• 攻读硕士学位期间工作成果
• 致谢