基于均匀设计的激光熔覆Ni基合金涂层磨损率预测

论文摘要

激光熔覆作为一种新型的热处理技术,已经在航天、汽车、石油、化工、冶金、电力、机械、模具和轻工业等领域发挥了广泛的应用。本文详细研究了CrMo铸铁表面激光熔覆Ni基高温合金的工艺方法。试验采用MMW-1型万能摩擦磨损试验机,测量磨损量数据、观测试验现场、观察磨痕面的形貌、分析磨痕面的成分,研究激光熔覆层的摩擦磨损特性。本文研究的内容重要体现在以下方面：（1）对不同激光熔覆参数下的熔覆层进行了微观组织形貌、硬度等的对比分析,最终确定了合适的激光熔覆参数。（2）探讨了多种试验设计的理论和方法,结合本文试验的要求,最后确定采用均匀设计的方法。这种方法不仅适合多因素,更适合多水平的试验设计,可以避免传统磨损试验中单因素轮换试验和盲目选取试验点所造成的试验结果不能全面反映磨损规律的缺点,实现了多因素科学搭配,从而大大减少了试验次数,提高了试验效率。（3）根据均匀设计的试验结果,将回归统计方法运用到磨损率预测上,运用大型数据处理软件SPSS13.0,建立了CrMo铸铁表面激光熔覆层的磨损率预测数学模型。经检验此模型具有高度显著性,即一定程度上反映了磨损率的规律性。（4）通过一定载荷下不同速度和一定速度下不同载荷的试验,得到载荷和滑动速度对熔覆层磨损率、摩擦副摩擦系数的关系曲线,研究了载荷、速度对磨损率、摩擦系数的影响规律。（5）研究了载荷、滑动速度两个因素共同对熔覆层磨损率的影响,绘制了磨损率分布平面图,结合试验数据和磨损率预测的数学模型,得到了磨损转化图。按磨损程度的不同,把载荷、速度坐标平面划分为严重磨损、极轻微磨损和严重磨损三个区域。（6）分析了熔覆层的微观组织形貌以及摩擦磨损状态,进行了磨损机理的研究,绘制了熔覆层的磨损机制图。（7）通过熔覆层的耐磨性试验,并和基体进行对比,验证了CrMo铸铁表面激光熔覆Ni基高温合金熔覆层大大改善了基体表面的耐磨性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 激光熔覆概述
• 1.1.1 激光熔覆工艺特性
• 1.1.2 激光熔覆层的组织特征
• 1.1.3 激光熔覆层的性能
• 1.1.4 激光熔覆层应用
• 1.2 金属磨损
• 1.2.1 磨损的定义和分类
• 1.2.2 磨损的基本规律
• 1.2.3 影响固体材料耐磨性的因素
• 1.2.4 磨损的危害
• 1.3 本文研究的主要内容和意义
• 第二章 试验设备与试验材料
• 2.1 试验设备
• 2.1.1 MMW-1型立式万能摩擦磨损试验机
• 2.1.1.1 试验机简介
• 2.1.1.2 试验机摩擦副简述
• 2.1.2 扫描电子显微镜（SEM）
• 2.1.3 TG-328A型光电分析天平
• 2.2 试验材料及其制备
• 2.2.1 试验材料的确定
• 2.2.2 基体材料CrMo铸铁的制备
• 2.2.3 摩擦配副-销的制备
• 2.2.4 激光熔覆层的制备
• 2.2.4.1 激光熔覆材料的分类及特点
• 2.2.4.2 激光熔覆材料设计的一般原则
• 2.2.4.3 激光熔覆材料的选择
• 2.2.4.4 激光熔覆工艺介绍
• 2.2.4.5 激光熔覆工艺过程
• 2.2.5 润滑剂
• 2.2.6 清洗液
• 第三章 试验方法和SPSS软件简介
• 3.1 试验设计方法的选择
• 3.1.1 试验设计概念
• 3.1.2 几种常用的试验设计方法及其优缺点
• 3.1.2.1 优选法
• 3.1.2.2 回归分析法
• 3.1.2.3 正交设计法
• 3.1.2.4 均匀设计法
• 3.1.3 试验设计方法的选择
• 3.2 试验设计
• 3.2.1 试验目的
• 3.2.2 试验因素及水平的确定
• 3.2.3 使用均匀设计表安排试验设计
• 3.2.3.1 选择均匀设计表
• 3.2.3.2 均匀设计使用表
• 3.2.3.3 明确试验设计方案
• 3.3 SPSS软件特点及应用
• 3.3.1 SPSS软件的概述
• 3.3.2 SPSS软件内容简介
• 3.3.2.1 统计分析对话框
• 3.3.2.2 SPSS软件的相关分析与回归分析
• 3.3.2.3 SPSS13.0软件回归分析其基本步骤
• 第四章 磨损预测模型
• 4.1 磨损率预测理论
• 4.1.1 磨损率基础知识
• 4.1.2 磨损率预测的意义
• 4.1.3 磨损预测的发展情况
• 4.1.4 磨损预测方法
• 4.2 试验方法和试验数据的记录
• 4.2.1 试验方法
• 4.2.2 记录试验数据
• 4.3 磨损率的回归统计模型的建立
• 4.3.1 回归分析
• 4.3.2 数据处理
• 4.3.3 一元线性回归与理论分析
• 4.3.4 二元二阶多项式回归模型
• 4.4 二元三阶多项式回归模型
• 4.4.1 试验数据整理与输入
• 4.4.2 数据处理结果
• 4.4.3 模型检验
• 第五章 摩擦磨损性能分析
• 5.1 载荷、速度对磨损率的影响
• 5.1.1 载荷对磨损率的影响
• 5.1.2 速度对磨损率的影响
• 5.2 载荷、滑动速度对摩擦系数的影响
• 5.2.1 载荷对摩擦系数的影响
• 5.2.2 滑动速度对摩擦系数的影响
• 5.3 载荷和速度共同对磨损率的影响
• 5.3.1 载荷和速度共同对磨损量的影响
• 5.3.2 载荷和速度共同对磨损率的影响
• 5.3.3 磨损转化图
• 5.4 磨损机理分析
• 5.4.1 磨损表面形貌观察与磨损机理分析
• 5.4.2 磨损机制图的制作
• 5.5 不同区域的摩擦系数和摩擦力矩
• 5.5.1 第Ⅰ区域的摩擦系数和摩擦力矩
• 5.5.2 第Ⅱ区域的摩擦系数和磨损力矩
• 5.5.3 第Ⅲ区域的摩擦系数和磨损力矩
• 5.6 磨损性能测试
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢