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强流脉冲电子束表面改性Al-Si-Pb合金摩擦学性能及数值模拟

作　者: 赵健闯
导　师: 安健；刘海峰
学　校: 吉林大学
专　业: 材料工程
关键词: 强流脉冲电子束数值模拟熔坑磨损速率摩擦系数
分类号: TG174
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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内容摘要

本学位论文主要研究热挤压态Al–Si–Pb合金经强流脉冲电子束HCPEB(High Current Pulsed Electron Beam)改性后的摩擦学性能及数值模拟。摩擦磨损试验是在干摩擦条件下在销-盘磨损试验机上进行的。用于处理试样的HCPEB(High Current Pulsed Electron Beam)参数是:电子能量:15-25 keV;能量密度:1.5–2.5 J/cm2;脉冲周期1.5μs;脉冲次数:15。熔坑的形成表明了HCPEB辐射改变了Al–Si–Pb合金的表面形貌。对比未辐射和辐射试样的断面EPMA和SEM图象,可以看出显微组织明显改善,相应地引起机械性能的提高。电子能量束密度为2.0J/cm2 and 2.5 J/cm2辐射的Al–Si–Pb合金的耐磨性显著提高。光学观察和X射线光电子分析表明: Al–Si–Pb合金在能量密度大于1.5J/cm2辐射的条件下,在高载荷作用下,表现出的低水平的磨损率和摩擦系数主要是由于在磨损表面形成几乎覆盖整个表面的润滑膜。这种薄膜是含有不同成分的Al, Fe, Si, O和Pb的混合物,其中铅的存在形式是Pb4SiO6。随着所施加载荷的增加,磨损形式依次表现为氧化磨损、薄膜剥落及粘着磨损。通过数值计算方法对Al-Si-Pb合金的温度场和应力场进行模拟,给出了最先熔化的位置、形成熔坑的最大深度、熔化区的最大深度以及准静态热应力的分布。通过合金的数值模拟结果和实验结果对比,揭示了表面熔坑的形成机制和剖面硬度分布特征。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第一章绪论  8-20
  1.1 强流脉冲电子束(High Current Pulsed Electron Beam)概述  9-10
  1.2 电子束表面改性处理的特点  10-11
  1.3 电子束表面改性技术的分类  11-15
  1.4 电子束表面改性研究现状与存在的问题  15-17
  1.5 本论文研究目的与研究内容  17-20
第二章实验方法  20-29
  2.1 搅拌铸造与热挤压  20-21
  2.2 HCPEB 处理  21-28
  2.3 磨损实验  28-29
第三章性能与组织  29-42
  3.1 显微组织与HCPEB 处理硬度  29-34
  3.2 摩擦与磨损行为  34-37
  3.3 磨损表面分析  37-42
第四章强流脉冲电子束表面改性过程的数值模拟  42-56
  4.1 强流脉冲电子束表面改性过程的数学物理模型  42-45
  4.2 模型的数值模拟  45-49
  4.3 实验结果与数值模拟结果的分析  49-56
第五章结论  56-58
参考文献  58-64
致谢  64-65
详细摘要  65-77

强流脉冲电子束表面改性Al-Si-Pb合金摩擦学性能及数值模拟

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