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铜合金摩擦磨损性能及热变形行为研究

作　者: 郎庆斌
导　师: 王文魁；战再吉
学　校: 燕山大学
专　业: 材料学
关键词: 铜合金摩擦磨损熔覆层金属玻璃热变形
分类号: TG146.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 163次
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内容摘要

近年来,铜合金的耐磨性研究一直是材料研究领域的热点之一。本文分别以铜合金为基础,采用激光涂覆技术及在软基体中镶嵌的方法来提高耐磨性。利用摩擦磨损试验机、扫面电镜、光学显微镜、硬度计、对试样的耐磨性、硬度和显微结构进行测试。同时研究了颗粒增强铜基材料的热变形行为,为颗粒增强铜基材料的热加工提供参考。试验结果表明,以纯铜为基体,选择适宜熔覆材料及合理工艺,可获得组织均匀、细小而致密的熔覆层,且熔覆层与基体可实现良好的冶金结合。利用MMU-5G摩擦磨损试验机测试了不同条件下激光熔覆样品的摩擦磨损性能,结果表明熔覆层的磨损机制主要为疲劳剥落和犁削。各样品磨损率均随载荷和速度的增加而增大;而摩擦系数随载荷的增加而增大,随速度的增加先增大后减小。利用FALEX型销-盘式摩擦磨损试验机测定Cu和C/Cu中镶嵌不同体积分数的Zr基金属玻璃随载荷及速度的摩擦磨损性能。可以看出,三种材料的磨损机制各不相同。纯铜材料的磨损机制主要为粘着磨损;C/Cu材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损;镶嵌的Zr基金属玻璃样品为磨粒磨损。利用Gleeble-3500系统地分析了颗粒增强铜基材料的热变形行为,研究结果表明,颗粒增强铜基材料的变形激活能(Q)为185 kJ/mol,表观应力指数(n)为3.6,流变失稳区大致处于应变速率为0.3~10 s-1,变形温度为800~900℃范围内,应避免在此范围内加工。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第1章绪论  9-21
  1.1 铜的性质以及铜合金的分类  9-10
  1.2 颗粒增强铜基材料  10-14
    1.2.1 颗粒增强金属基材料的制备方法  11-13
    1.2.2 颗粒增强金属基材料制备中存在的主要问题  13-14
  1.3 激光熔覆提高铜合金的表面性能  14-16
    1.3.1 激光熔覆理论研究  15
    1.3.2 激光熔覆工艺方法  15-16
  1.4 铜合金的热变形行为  16-17
  1.5 铜合金耐磨性能研究  17-19
    1.5.1 摩擦磨损的研究现状  18-19
    1.5.2 影响滑动摩擦磨损行为的因素  19
  1.6 本论文研究内容及目的  19-21
第2章试验材料及试验方法  21-27
  2.1 试验材料及试样制备  21
  2.2 热变形试验  21-24
    2.2.1 Gleeble-3500 热模拟试验机简介  21-23
    2.2.2 热压缩试验工艺和方法  23-24
  2.3 耐磨性试验  24-25
    2.3.1 镶嵌样品的耐磨性试验  24
    2.3.2 激光熔覆样品的耐磨性试验  24-25
  2.4 分析及测试方法  25-27
    2.4.1 导电率  25
    2.4.2 硬度测定  25
    2.4.3 显微组织分析  25
    2.4.4 摩擦系数的测定  25-26
    2.4.5 磨损率的测定  26-27
第3章激光熔覆改性铜基材料耐磨性研究  27-39
  3.1 熔覆层表面形貌及组织分析  27-31
  3.2 熔覆层的硬度与导电性  31
  3.3 耐磨性分析  31-37
    3.3.1 载荷对纯铜和 A2、B2、A4、B4 摩擦磨损性能的影响  31-33
    3.3.2 速度对纯铜和 A2、B2、A4、B4 摩擦磨损性能的影响  33-35
    3.3.3 摩擦表面形貌分析  35-37
  本章小节  37-39
第4章 C/Cu 和 Cu 中镶嵌金属玻璃的耐磨性研究  39-51
  4.1 载荷对磨损率及摩擦系数的影响  39-43
    4.1.1 载荷对磨损率的影响  39-41
    4.1.2 载荷对摩擦系数的影响  41-43
  4.2 速度对磨损率及摩擦系数的影响  43-46
    4.2.1 速度对磨损率的影响  43-44
    4.2.2 速度对摩擦系数的影响  44-46
  4.3 磨损表面形貌分析  46-50
    4.3.1 载荷对磨损形貌的影响  46-48
    4.3.2 速度对磨损形貌的影响  48-50
  本章小节  50-51
第5章 C/Cu 材料的热变形行为  51-69
  5.1 真应力应变曲线  51-56
  5.2 热变形方程、形变激活能及Z 参数  56-59
  5.3 热变形应变速率敏感性指数及能量消耗效率  59-65
    5.3.1 动态材料模型DMM  59-62
    5.3.2 失稳参数  62-65
  5.4 热加工图  65-68
  本章小结  68-69
结论  69-70
参考文献  70-75
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  75-76
致谢  76-77
作者简介  77

铜合金摩擦磨损性能及热变形行为研究

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