型内熔化论文：型内熔化扩散梯度耐磨材料的制备及其性能研究

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1、型内熔化论文：型内熔化扩散梯度耐磨材料的制备及其性能研究【中文摘要】金属材料的耐磨性长期受到机械和材料界的关注与重视。在实际应用中，许多机器零件要求表面耐磨而内部具有良好韧性，单…金属材料很难达到这一要求。梯度功能材料(FGM)概念的提出为解决耐磨材料的这一困境提供了新的途径,人们通过粉末冶金、半连续铸造、铸渗等方法制备具有表面耐磨层的复合材料，使耐磨件获得外硬内韧的梯度性能,以此来提高机械设备的使用寿命。但梯度功能材料的制备工艺过程复杂，对参数控制要求严格，不适合耐磨零件的批量生产制造。本文采用铸造方法，结合双金属复合工艺，研究合金元素型内

2、熔化扩散机理，以期获得性能良好的梯度耐磨材料,为耐磨零件的批量化生产提供实验依据o型内化扩散方法利用高温钢液熔化铸型内预先放置的高帆合金棒，通过合金原子在液态金属的扩散过程,使合金元素向基体金属内部迁移，凝固后在材料中形成合金元素、碳化物、力学性能的梯度分布,利用合金碳化物的强化作用，使材料获得表硬内韧的机械性能。本文利用型内熔化扩散试验，分析高帆合金棒在液态金属中的熔解机理,并应用Fick第二定律，研究合金元素的浓度分布方程，应用积分变换方法求解微分方程，得到合金元素扩散方程的基本解。在此基础上,针对实验过程中铸型尺寸、•••【英文摘要】T

3、hewearresistanceofmetalmaterialshasreceivedgreatconcernsinthefieldsofmachineryandmaterials・Themetalswithsingleperformancecouldnotfittherequirementsinpracticalapplicationsthatneedpartsbothwithgoodhardnessexternalandhighstrengthinterna1.TheconceptofFunctionallyGradientMateria

4、ls(FGM)providesanewsolutionforwearresistantmaterial,sothatpeopletrytoimprovepartlifetimebyusingthegradientcomposites,whicharepreparedbychangingmicrostructureoft・・・【关键词】型内熔化元素扩散锐强化梯度材料耐磨性【英文关键词】in-moldmeltingelementsdiffusedreinforcedwithVCpgradientmaterialwearresistant【目录】型

5、内熔化扩散梯度耐磨材料的制备及其性能研究摘要4-5Abstract5-6第1章绪论9-201.1引言9-101・2梯度耐磨材料的研究现状与应用10-141.3矶强化耐磨材料的研究进展14-171.3.1帆元素强化机理14-161.3.2fL强化材料制备方法的研究进展16-171・4课题主要研究内容17-181.5木章小结18-20第2章型内熔化扩散试验20-282.1试验材料20-212.1.1基体材料202.1.2强化相材料20-212.1.3造型材料212.2实验设备212.3试验过程21-262.3.1高飢合金棒制作21-242.3.2

6、型内熔化工艺参数设置242.3.3基体材料的熔炼与浇注24-252.3.4热处理工艺25-262.4试样组织和性能测试26-272・4・1金相试样的制备与观察26-272.4.2硬度测试272.5本章小结27-28第3章型内熔化扩散机理28-443.1合金棒在液态金属中的熔解过程28-293.2合金元素扩散机理29-333.2.1扩散现象与扩散定律29-313.2.2合金元素扩散热力学31-333.3合金元素浓度特征方程33-353.3.1合金元素浓度方程的基本解34-353.3.2两种初始条件下的扩散方程353.4合金元素扩散方程仿真分析3

7、5-433.4.1扩散方程的影响因素分析36-393.4.2合金元素分布的仿真39-433.5本章小结43-44第4章飢强化梯度耐磨材料的组织与性能44-604.1梯度材料的表面复合层表观形貌44-504.1.1合金复合层的形成机理45-464.1.2高帆合金棒残留区组织46-474.1.3复合过渡区组织47-494.1.4金属基体区组织49-504.2扩散件表面复合层成分与性能50-534.2.1飢元素浓度分布50-514.2.2显微硬度51-534.3扩散件整体硬度分析53-564.3.1宏观硬度分布53-544.3.2热处理对硬度的影响

8、54-564.4梯度材料的耐磨性56-594.4.1材料磨损的量度与分类56-574.4.2硬度对耐磨性的影响57-594.5本章小结59-60第5章结论与展望60