直流横向磁场作用下钴基和镍基堆焊合金耐磨机理的研究

论文摘要

随着我国科学技术的不断发展,工业自动化的程度在不断提高,对机械设备及零件材料磨损引起的危害越来越受到重视。在各种磨损类型中,磨料磨损占据着最大的比例。因此减少磨料磨损与提高机械耐磨性具有很大的经济意义。目前,人们通常采用一些表面强化技术来提高材料的耐磨性。如何在现有技术的基础上,进一步提高材料的耐磨性已经被越来越多的科技工作者所关注。电磁作用焊接技术是近年来完善起来的一种新的焊接技术,应用也日趋广泛。实践表明,利用外加磁场对焊接中熔滴的过渡、熔池金属的流动、熔池的结晶形核及结晶生长等过程有显著作用,使堆焊层的一次结晶组织细化,减小化学不均匀性,从而提高了堆焊层金属的硬度和耐磨性,全面改善堆焊层的性能。本课题就是为了利用磁场的作用来提高堆焊层的性能,研究直流横向磁场对等离子弧堆焊层的组织和性能的影响,在低碳钢表面进行钴基和镍基合金粉末等离子弧堆焊时施加直流横向磁场,此后对堆焊层进行硬度、磨损和金相试验以及EDS、XRD分析,并系统地研究了直流横向磁场对钴基和镍基粉末等离子弧堆焊层组织及耐磨性能的影响规律,对直流横向磁场的作用机理进行了初步的分析和讨论。通过对钴基和镍基堆焊层进行系统的试验,得出以下主要结论:1.等离子弧堆焊时施加直流横向磁场,可显著提高堆焊层的硬度及耐磨性。在适当的磁场参数下,当堆焊电流和磁场电流相匹配时,堆焊层才能获得最佳的耐磨性能。2.施加磁场时的堆焊层耐磨性能明显优于无磁场作用的堆焊层性能。3.试验中,钴基合金的最佳堆焊电流Is和磁场电流Im分别为160A和3A,此时堆焊层的硬度为HRC56,磨损量为0.4442g,堆焊层组织的晶粒细化效果最佳;镍基合金的最佳堆焊电流和磁场电流分别为140A和2A,此时堆焊层的硬度为HRC66.3,磨损量为0.0767g,堆焊层组织中硬质相数量最多且分布均匀。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 材料的磨损
• 1.1.1 磨损概述
• 1.1.2 磨损的定义及分类
• 1.1.3 材料的磨料磨损机理
• 1.2 表面强化技术
• 1.2.1 表面强化技术概述
• 1.2.2 粉末等离子弧堆焊技术
• 1.2.3 耐磨堆焊材料
• 1.3 磁场作用焊接技术
• 1.3.1 磁场的引入
• 1.3.2 外加磁场对焊接过程的影响
• 1.4 电磁作用焊接技术发展现状及前景
• 1.5 课题研究内容及目标
• 第二章 试验材料、设备及方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验设备及仪器
• 2.3 试验方法及步骤
• 2.3.1 试验准备
• 2.3.2 堆焊试验
• 2.3.3 试样加工
• 2.3.4 硬度试验
• 2.3.5 磨损试验
• 2.3.6 金相试验
• 2.3.7 EDS 与XRD 分析
• 第三章 堆焊电流对堆焊层性能的影响
• 3.1 堆焊电流对钴基堆焊层硬度及耐磨性的影响
• 3.2 堆焊电流对镍基堆焊层硬度及耐磨性的影响
• 3.3 小结
• 第四章 磁场电流对堆焊层性能的影响
• 4.1 磁场电流对钴基堆焊层硬度及耐磨性的影响
• 4.2 磁场电流对镍基堆焊层硬度及耐磨性的影响
• 4.3 磁场对钴基和镍基堆焊层耐磨性能的优化
• 4.4 直流磁场对堆焊层的作用机理
• 4.5 小结
• 第五章 外加磁场对堆焊层显微组织的影响
• 5.1 磁场作用下的堆焊层显微组织
• 5.1.1 钴基堆焊层的显微组织
• 5.1.2 镍基堆焊层的显微组织
• 5.2 堆焊层组织的EDS 及XRD 分析
• 5.3 电磁搅拌对熔池的作用机理
• 5.4 外加磁场对堆焊层显微组织的细化作用
• 5.5 外加磁场对堆焊层硬质相的影响
• 5.6 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录A 不同磁场电流作用下，钴基堆焊层的硬度及磨损量
• 附录B 不同磁场电流作用下，镍基堆焊层的硬度及磨损量
• 在学研究成果
• 致谢