复合工模具材料的研究现状

随着工模具市场的蓬勃发展,世界各国研发了多种多样的工模具新材料和新技术,而复合工模具材料以其优越的综合性能和低廉的价格,备受广大研究者及生产企业关注.本文着重介绍了国内外复合工模具材料的类型和复合工艺.     

柴油机连杆盖及连杆螺栓断裂分析

采用化学分析,金相检验及力学性能测定方法对汽车柴油机在运行中发生的连杆盖及上、下螺栓的早期断裂进行了分析。结果表明,连杆盖首先发生疲劳断裂,随后导致连杆螺栓的断裂,而这种断裂既与应力有关,又与零件的加工工艺有关。     

载荷对D2车轮钢滑动磨损表层微观组织和性能影响

目的 研究滑动磨损条件下,载荷变化对D2车轮钢表层微观组织和磨损性能的影响。方法 利用MRH-30(环块)滑动摩擦磨损试验机进行滑动磨损试验。使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电镜 (SEM)、X射线衍射仪(XRD)和场发射透射电镜(TEM)等设备,分析滑动磨损后表层微观组织、表面磨损形貌和硬度变化。结果 不同载荷条件下,随着磨损时间的增加,轮轨试样磨损量逐渐增加。200 N载荷条件下,(环状)车轮试样的磨损量大于100 N车轮试样磨损量,但200 N钢轨(块状)试样的磨损量却低于100 N钢轨试样。滑动磨损后,在不同载荷条件下,车轮试样表面主要形成长条状白层和不连续的月牙状白层。在200 N载荷条件下,由于车轮试样的磨损量较高,其白层厚度和表面白层硬度都小于100 N载荷条件下的车轮试样。在200 N载荷条件下,车轮试样表面更易形成不连续的月牙状白层。由于轮轨试样表面存在微凸体,高载荷会加速车轮试样表面局部微凸体发生严重塑性变形,导致月牙状白层的形成。在白层内片状渗碳体发生明显溶解和铁素体晶粒显著细化。结论 车轮表面白层对磨损性能有明显影响。滑动磨损过程中,高载荷条件下,月牙状白层和周边微观组织界面易形成裂纹,裂纹会逐渐沿着界面向内部扩展,导致不连续月牙状白层发生剥落,降低车轮试样表面的硬度,加速车轮试样磨损。另一方面,高载荷会加速无白层区域塑性变形,导致其形成棘轮失效,从而加速磨损。     

曲线地段钢轨运行后表层组织及硬度分析

对长期运行后的曲线地段U71Mn钢钢轨表层组织与硬度进行研究。结果表明:服役约10 a的钢轨,其踏面3个区的损伤形貌特点:外侧区主要为大量坑蚀麻点、中部区有明显的白亮色车辙印迹、内侧区为大量鱼鳞状热裂纹。踏面内侧区与外侧区表层组织越靠近踏面,珠光体变形程度越大,踏面中部区表层出现厚约50μm的白层;踏面不同区域表层硬度较心部均有不同程度的提高,中部区、内侧区、外侧区表层硬度提高约550HV、130HV、70HV。     

高能喷丸表层纳米化对纯钛旋转弯曲疲劳性能的影响

采用高能喷丸方法使工业纯钛疲劳试样的表层实现纳米化,并进行了疲劳试验。结果表明,高能喷丸后其表层组织发生严重塑性变形并实现组织纳米化,是提高弯曲疲劳寿命的主要原因。扫描电子显微镜分析发现,疲劳裂纹源的位置主要呈现为表层和次表层两种情况。在相同应力水平下,疲劳裂纹源在次表层时疲劳寿命较长,而疲劳裂纹源在表面时疲劳寿命很短,相应的疲劳试样的表面损伤也比较严重。     

轮轨材料滚动摩擦条件下的波磨形成过程

利用摩擦磨损试验机,在滚动干摩擦条件下运行至试样磨损面形成波磨。通过分析摩擦磨损过程中系统振动及各转数下试样磨损面形貌、轮廓、表层组织和硬度,研究轮轨波磨形成过程。结果表明:波磨的形成与试验机的机械振动和试样磨损面的不均匀性能有关。一定幅度的载荷波动是初阶波磨形成的必要条件,初阶波磨激发主振动并与其相互激励,形成波磨。均匀磨损阶段以黏着磨损为主并有一定程度的氧化磨损。波磨形成过程中,波峰处转变为以氧化磨损为主,波谷处转变为疲劳磨损,不同的磨损形貌在波磨刚开始形成时即可凭肉眼观察到。波磨形成后,波峰处表层组织及硬度稳定,波谷处表层组织塑性变形加剧,硬度逐渐提高。     

20CrMnMo齿轮渗碳淬火组织场及硬度场的数值模拟

应用热处理专业模拟软件COSMAP进行了齿轮的渗碳淬火模拟,对一些模拟参数综合考虑了温度、碳含量及相变的影响,并考虑了相变潜热和相变塑性变形的影响因素,模拟了组织场与硬度场.结果表明:齿轮表面马氏体含量高达97.5％,轮齿内部马氏体最低含量为65％,残余奥氏体主要分布在轮齿内部,最高含量为15.8％.齿轮表面硬度值为695 HV,分布均匀,心部硬度最低,为300 HV.     

WC-20Co硬质合金与1045钢的焊条电弧焊研究

用Z408焊条对WC-20Co硬质合金与1045钢进行了焊条电弧焊,并与J422焊条对比分析了所焊接头的组织与力学性能。试验结果表明:采用J422碳钢焊条焊接WC-20Co与1045钢时,在焊缝与硬质合金界面处生成η碳化物层,焊缝组织以马氏体和共晶为主,接头结合强度仅为硬质合金母材的1/5,不适于硬质合金焊接;用Z408铸铁焊条焊接时则不产生界面η碳化物,接头结合强度达到1180 MPa,可用于WC-20Co与1045钢的焊接;但Z408焊条易在焊缝中残留夹渣,影响接头强度,焊接时应适当提高热输入;焊前450℃预热和焊后450℃保温可以防止裂纹的产生。     

表面粗糙度对动车组车轮钢弯曲疲劳性能的影响

目的分析不同程度的表面损伤对车轮钢疲劳性能的影响程度,为车轮疲劳的预测提供有效指导。方法采用X射线衍射仪测量不同程度表面损伤试样的表面残余应力分布,通过弯曲疲劳试验机对不同表面损伤的试样进行疲劳测试,并采用扫描电镜对断口形貌进行分析。结果 Ra4.1试样表面残余压应力大约为Ra0.7试样的2~3倍。Ra0.7试样疲劳极限为287.5 MPa,Ra4.1试样疲劳极限为280 MPa,前者比后者提高了2.6%。在相同应力下,Ra0.7试样的疲劳寿命至少高出Ra4.1试样一个数量级。Ra0.7试样的疲劳裂纹起裂于表面机加工刀痕,深度约为20?m;Ra4.1试样的疲劳裂纹起裂于表面凹坑,深度约为40?m,直径约为100?m。结论试样表面粗糙度越大,表面损伤越严重,表面残余压应力越大。表面粗糙度等级提高,表面应力集中严重,材料的疲劳性能下降。所有试样均起裂于表面损伤宏观缺陷处,裂纹易于在表面粗糙度大的试样表面形成,向内部扩展速度更快。     

铝合金用有机-无机(硅溶胶)复合涂料的制备研究

为制备一种低成本的水性复合涂料,使其在铝合金表面形成具有保护、装饰等多功能作用的防护涂层,采用廉价的无机硅溶胶与单组分水性氟乳液进行物理混拼,通过对涂料颜基比,分散剂、增稠剂用量以及成膜温度的试验研究,确定了复合涂料的基本配方:硅溶胶与单组分水性氟乳液质量比(2.0:1.0)～(2.5:1.0);颜基比(2.18～3.27):1.00;分散剂0.15%～0.20%;增稠剂1%～2%.将其喷涂于经过喷砂等处理的铝合金表面,在14～160℃红外灯下烘烤成膜,并按国家标准进行性能检测.结果表明,该涂层的理化性能较好,起到了装饰防护作用;同时涂料具有一定的防火阻燃作用.