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化学镀钴磷合金镀层表面热疲劳行为的研究

作　者: 陈丽娜
导　师: 尤显卿
学　校: 合肥工业大学
专　业: 材料学
关键词: 钢结硬质合金 化学镀 钴磷合金 热疲劳 热裂纹
分类号: TG115.57
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文在GJW50钢结硬质合金表面化学镀钴磷合金,采用了自约束热疲劳试验方法,电阻炉加热、水冷,对镀层进行了20℃←????→400℃、20℃←????→600℃及20℃←????→680℃的热疲劳试验。借助扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪及显微硬度计等检测手段对镀层的表面形貌、相结构以及镀层表面在热应力作用下热疲劳裂纹的形成过程进行了观察分析,重点分析了以钢结硬质合金为基体的钴磷合金镀层表面热疲劳裂纹的萌生及扩展机理。研究结果表明,该镀层表面热疲劳裂纹萌生存在一个明显的孕育期;在20℃←????→400℃冷热循环条件下,经过200次冷热循环后,V型缺口处及其临近区的镀层表面发生塑性变形,并且随着冷热循环的进行,热疲劳裂纹由缺口底部萌生并沿着冷热循环方向扩展。另外,热疲劳裂纹在镀层表面萌生和扩展的同时伴随着氧化腐蚀,氧化腐蚀缩短了裂纹的孕育期,对裂纹的萌生起到促进的作用。热裂纹扩展形态为放射状、平行状和网状。热循环初期,由于镀层的热裂纹的孕育期较长,故对基体材料起到了一定的保护作用,延缓了热裂纹在基体材料的萌生和扩展。因此,表面化学镀钴磷的热疲劳性能高于原始材料的抗热疲劳性能。热循环期间,镀层表面出现循环软化现象,其显微硬度整体呈下降趋势,并且在V型缺口根部附近,硬度值的分布具有一定的梯度。离缺口越近,硬度越低,循环软化程度越大,硬度最低点是热裂纹尖端前沿点。随着冷热循环的进行,镀层表面的抗腐蚀能力也逐渐减弱。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-13
第一章 绪论  13-24
  1.1 引言  13-14
  1.2 钢结硬质合金的发展概况  14-16
    1.2.1 钢结硬质合金的类型  15
    1.2.2 钢结硬质合金的优点  15-16
    1.2.3 钢结硬质合金的缺点  16
  1.3 表面镀覆技术的发展状况  16-17
  1.4 表面镀覆层的制备工艺及热疲劳性能研究状况  17-22
    1.4.1 电沉积镀层  17
    1.4.2 化学沉积镀层  17-18
    1.4.3 涂层  18-21
    1.4.4 渗硼层  21-22
  1.5 课题研究的内容及意义  22-24
第二章 实验方案及化学镀钴磷合金  24-32
  2.1 实验方案  24
  2.2 实验材料的制备  24-26
    2.2.1 钢结硬质合金材料的选择  24-25
    2.2.2 试样材料的形状，尺寸及制备  25-26
  2.3 化学镀钴磷合金  26-30
    2.3.1 化学镀钴磷合金的实验原理  26-27
    2.3.2 化学镀钴磷合金镀液的选择  27-28
    2.3.3 化学镀钴磷合金的工艺流程  28-30
  2.4 试样的性能测试  30-31
    2.4.1 显微维氏硬度检测  30-31
  2.5 试验仪器及设备  31-32
第三章 热疲劳实验  32-36
  3.1 引言  32
  3.2 热疲劳实验的影响因素  32-33
  3.3 热疲劳实验方案  33-36
    3.3.1 热疲劳实验温度的选择  33
    3.3.2 热疲劳试验方法的选择  33-36
第四章 化学镀钴磷镀层的组织结构及表面形貌  36-47
  4.1 引言  36
  4.2 化学镀钴磷镀层的组织结构分析及表面形貌观察  36-46
    4.2.1 钴磷合金镀层的组织结构分析  36-39
    4.2.2 钴磷合金镀层的表面形貌分析  39-42
    4.2.3 钴磷合金镀层的成分分析  42-43
    4.2.4 钴磷合金镀层的显微硬度变化  43-46
  4.3 本章结论  46-47
第五章 化学镀钴磷镀层表面热疲劳裂纹的萌生和扩展机理  47-58
  5.1 引言  47
  5.2 热疲劳裂纹孕育期  47-48
  5.3 热疲劳裂纹的萌生  48-50
    5.3.1 热疲劳裂纹萌生处的显微组织观察  48-49
    5.3.2 钴磷镀层表面热疲劳裂纹萌生机理  49-50
  5.4 热疲劳裂纹的扩展  50-56
    5.4.1 热处理温度对钴磷合金镀层热疲劳性能的影响  51-52
    5.4.2 钴磷镀层的硬度与热疲劳抗力的关系  52-53
    5.4.3 热疲劳裂纹的扩展机理  53-56
  5.5 本章结论  56-58
第六章 全文总结  58-60
  6.1 总结  58
  6.2 创新点  58-59
  6.3 工作展望  59-60
参考文献  60-66
攻读硕士学位期间发表的论文  66-67

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中图分类: > 工业技术 > 金属学与金属工艺 > 金属学与热处理 > 金属学（物理冶金） > 金属的分析试验（金属材料试验） > 机械性能（力学性能）试验 > 疲劳与蠕变试验、断裂韧性试验
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