学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

铸铁件表面新型复合耐磨镀层的研究

作　者: 曹玉宇
导　师: 孙灼；翟乐恒
学　校: 北京工业大学
专　业: 材料学
关键词: 多弧-磁控离子镀工艺离子渗-镀复合处理工艺铸铁活塞环 TiN/TiCN九层复合膜层 Ti/TiN九层复合膜层
分类号: TG174.44
类　型: 硕士论文
年　份: 2001年
下　载: 117次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

本课题通过一系列的探索实验、分析实验和对比实验，研究和比较了利用多弧-磁控离子镀工艺和离子渗-镀复合处理工艺在铸铁活塞环表面沉积膜厚为4μm左右的TiN/TiCN九层复合膜层的可行性及优劣。通过计算分析在铸铁基体上采用不同离子渗氮工艺的渗氮层表面硬度、表面不平度、渗氮层深度和硬度梯度以及活塞环开口变化量的测量结果，比较了渗氮时间、渗氮电流和渗氮温度三种工艺参数分别对渗氮层性能的影响规律，从而选择出在铸铁基体上进行离子渗-镀复合处理工艺中的最佳离子渗氮前处理工艺——渗氮时间、渗氮电流和渗氮温度分别为2小时、4A和500℃。另外，通过对铸铁基体上采用多弧-磁控离子镀工艺沉积的单层TiCN膜层的组织、相结构与性能测量结果的分析，比较了采用两种反应气体丙烷（C₃H₈）与氮气（N₂）的不同分压比对TiCN膜层的显微硬度和膜-基复合强度的影响规律，并对膜层显微硬度和膜-基复合强度分别最佳的TiCN膜层进行了模拟磨损对比实验，从而确定出在铸铁基体上制备最佳TiCN膜层性能的丙烷（C₃H₈）与氮气（N₂）的分压比为1:3。最后，通过对比采用离子渗-镀复合处理工艺、未经离子渗氮处理的多弧-磁控离子镀工艺制备的4μm左右的TiN/TiCN九层复合膜层与原有多弧-磁控离子镀工艺制备的4μm左右的Ti/TiN九层复合膜层的铸铁活塞环-缸套摩擦副的模拟磨损实验结果，证明了采用离子渗-镀复合处理的工艺方法与TiN/TiCN九层复合镀层材料相结合的表面耐磨处理工艺是提高铸铁活塞环-缸套摩擦副耐磨性能的优选工艺，并从理论上剖析了铸铁活塞环-缸套摩擦副总磨损量减小的本质原因，从而证实了改善铸铁活塞环-缸套摩擦副抗摩擦磨损性能的重要途径是通过优化耐磨镀层与铸铁基体以及镀层层间结合界面处的界面结构来减小膜-基内应力提高膜-基结合强度。

全文目录

第一章引言  9-17
  第1节铸铁活塞环表面耐磨处理的意义  9-10
  第2节材料表面处理技术的发展  10
  第3节耐磨镀层材料的发展及选择  10-12
  第4节铸铁活塞环表面耐磨处理的研究进展  12-15
    （1）铸铁活塞环表面耐磨处理技术的回顾  12-13
    （2）铸铁活塞环表面耐磨处理技术的展望  13-14
    （3）铸铁活塞环表面耐磨涂层处理的研究现状  14-15
  第5节本课题的研究方向及其内容  15-17
    （1）本课题的研究方向  15-16
    （2）本课题的研究内容  16-17
第二章多弧-磁控离子镀膜设备的改造  17-20
  第1节实验设备简介  17-18
  第2节实验设备改造  18-20
    （1）供气系统的改装  18
    （2）气体质量流量显示仪的安装与调试  18-20
第三章实验方法  20-33
  第1节试样的制备  20-21
    （1）试样的材料  20
    （2）试样的分类  20-21
    （3）试样的清洗  21
    （4）试样的装卡  21
  第2节实验设备  21-22
    （1）离子渗氮设备  21-22
    （2）离子镀膜设备  22
  第3节离子渗氮层组织、结构与性能的分析方法  22-24
    （1）表面硬度的测量  22-23
    （2）表面不平度的测量  23
    （3）渗氮层深度的测量  23
    （4）活塞环开口变化的测量  23-24
    （5）渗氮层表面形貌分析  24
    （6）渗氮层相结构分析  24
  第4节膜层组织、结构与性能的分析方法  24-28
    （1）膜厚的测量  24
    （2）膜层显微硬度的测量  24-25
    （3）膜-基复合强度的测量  25
    （4）膜层表面及断口形貌分析  25-26
    （5）膜层相结构分析  26
    （6）膜层内应力分析  26
    （7）膜层耐磨性分析  26-28
  第5节离子渗-镀复合处理工艺的制定  28-33
    （1）离子渗氮工艺  28-29
    （2）铸铁基上沉积TiCN单层膜的多弧离子镀工艺  29-31
    （3）多弧-磁控离子镀工艺沉积TiN/TiCN九层膜的膜层设计  31-33
第四章实验结果与分析  33-59
  第1节离子渗氮工艺的实验结果及分析  33-44
    （1）表面硬度的分析  33-34
    （2）表面不平度的分析  34-35
    （3）渗氮层深度的分析  35-38
    （4）活塞环开口变化量的分析  38-39
    （5）渗氮层表面形貌分析  39-41
    （6）渗氮层相结构分析  41-44
    （7）综合分析  44
  第2节铸铁基体上沉积单层TiCN膜的实验结果及分析  44-51
    （1）沉积总膜厚1μm的TiCN膜层结构与性能的分析  44-48
    （2）沉积总膜厚2μm的TiCN膜层性能的分析  48-51
  第3节离子渗-镀与离子镀TiN/TiCN九层膜的实验结果与分析  51-59
    （1）离子渗氮部分的实验结果与分析  51-53
    （2）离子渗-镀与离子镀TiN/TiCN九层膜的膜层性能测量结果与分析  53-56
    （3）离子渗-镀与离子镀TiN/TiCN九层膜的膜层磨损实验结果与分析  56-59
结论  59-60
致谢  60-61
中外文参考文献  61

相似论文

球墨铸铁金相组织自动定量分析系统,TP391.41
镁合金Ni-Cu-P/纳米TiO_2化学复合镀层制备及抗菌性能研究,TG174.44
镁合金、纯铜表面反应热喷涂陶瓷涂层制备工艺及性能研究,TG174.44
Ni-P-BN（h）化学复合镀层的制备和性能研究,TG174.44
45~#钢激光表面熔覆耐腐蚀涂层研究,TG174.44
激光熔覆原位自生TiC增强复合涂层的研究,TG174.44
1Cr18Ni9Ti钢表面激光熔覆Ni60/WC-CeO_2工艺优化及熔覆层性能研究,TG174.44
Zn-Fe-Al-P四元系相关系的测定及磷对热浸锌镀层组织的影响,TG174.44
Zn-Al-Co-Fe四元系相平衡及相关镀层生长动力学的研究,TG174.44
热障涂层界面破坏实时测试分析及实验模拟系统的研制,TG174.44
AZ31镁合金化学镀Ni-P非晶镀层及其晶化,TG174.44
超音速火焰喷涂火焰焰流和粒子流的数值模拟研究,TG174.44
激光亚微米陶瓷合金化涂层的组织及性能研究,TG174.44
35CrMo钢表面激光熔覆Ni/WC-Y_2O_3工艺与熔覆层性能研究,TG174.44
抗固体粒子冲蚀磨损CrN_x镀层的性能研究,TG174.44
AZ91D镁合金激光熔凝表面改性研究,TG174.44
镁合金Ni-Ce-P/纳米TiO_2化学复合镀层制备及抗菌性能研究,TG174.44
电沉积镍镀层中的残余应力表征,TG174.44
Zn-Bi-Fe-Ni四元系相关系的测定及Bi对镀层组织和耐蚀性的影响,TG174.44
送粉式激光熔覆质量预测与熔覆过程数值模拟,TG174.44
稀土TiN-TiAlN硬质合金刀片涂层的研究,TG174.44
氩弧熔覆—注射WC-8Co表层复合材料制备,TG174.44