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QPQ与镀锌复合处理对风电高强度紧固件力学性能和抗腐性能的影响

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 19:11:55
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QPQ与镀锌复合处理对风电高强度紧固件力学性能和抗腐性能的影响【摘要】:QPQ技术是近年来发展起来的新的金属表面强化改性技术之一。它完全消除了对环境的污染,起到表面防腐和热处理的双

【摘要】:QPQ技术是近年来发展起来的新的金属表面强化改性技术之一。它完全消除了对环境的污染,起到表面防腐和热处理的双重作用,与常规方法相比更有效地提高了耐磨﹑耐疲劳﹑耐腐蚀,且变形小,大幅节能,已广泛应用在汽车,机车,机械等行业。 本论文采取先QPQ后镀锌的复合处理对35CrMo钢进行表面改性处理。本论文采用的是成熟的镀锌工艺,主要考虑QPQ工艺对渗层组织的影响,运用金相法和断面硬度梯度的方法检测了渗层厚度与质量,探讨了工艺参数对渗层组织的影响,通过盐雾试验探讨了QPQ工艺参数对抗腐蚀性能的影响。由于镀锌对力学性能的影响较小,主要考虑QPQ工艺参数对力学性能的影响。QPQ工艺参数主要有氮化温度﹑氮化时间和氰酸根质量分数。QPQ工艺中温度对力学性能的影响较大,所以设计了500℃﹑550℃﹑580℃﹑630℃四个温度,再根据QPQ工艺参数对渗层组织的影响规律匹配渗氮时间﹑氰酸根的质量分数等其它工艺参数,600℃以上的为深层QPQ,深层QPQ与常规QPQ相比多了一层中间层,中间层组织受冷却方式的影响,故630℃的QPQ工艺又设计了水冷﹑空冷﹑随炉冷三种冷却方式。对以上常规QPQ的3种工艺以及深层QPQ的3种工艺处理的试样进行拉伸试验﹑冲击试验以及拉伸试样断口分析,通过数据分析得出35CrMo钢在500℃处理的抗拉强度﹑屈服强度﹑断面伸长率﹑断面收缩率和冲击功等综合力学性能是所做工艺中较好的。按500℃的这个工艺进行QPQ处理后再镀锌得到复合处理的渗镀层,再通过采用盐雾试验和电化学测试复合处理试样的抗腐蚀性能。 研究结果表明:35CrMo钢在500℃处理的抗拉强度﹑屈服强度﹑断面伸长率﹑断面收缩率和冲击功分别为:990MPa﹑815 MPa﹑15.2%﹑55.13%和146 J.cm~(-2),是所做工艺中较好的。由拉伸试样断口分析可知:化合物层主要为脆性断裂;中间层的断裂类型与冷却后的产物、比例及分布有关;扩散层主要为沿晶断裂;基体为韧性断裂。500℃处理的QPQ抗盐雾时间为18小时;镀锌的抗盐雾时间为72小时;复合处理的试样抗盐雾时间为420小时。复合处理的试样抗盐雾时间远远超过单一的QPQ处理和镀锌。渗镀层在NaCl溶液中的腐蚀电位随溶液中Cl-离子浓度的增加而降低,随温度的升高而降低,这表明渗镀层的耐蚀性能随溶液中氯离子浓度的增加而降低,随温度的升高而降低;渗镀层在酸性NaCl溶液中的腐蚀电位比碱性溶液明显负移,渗镀层在碱性NaCl溶液中的腐蚀电位比中性溶液中有明显负移,说明在中性环境下渗镀层的耐蚀性能最好,在碱性环境下次之,在酸性环境下最差。 【关键词】:QPQ 高强度紧固件 抗腐蚀性能 力学性能
【学位授予单位】:西华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TG174.4
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-10
  • 1 绪论10-27
  • 1.1 钢铁的表面处理现状10-11
  • 1.1.1 钢铁一般的表面改性技术方法10
  • 1.1.2 复合表面技术10-11
  • 1.2 QPQ 技术11-17
  • 1.2.1 QPQ 技术的工艺过程11-12
  • 1.2.2 QPQ 渗层的耐蚀机理12-13
  • 1.2.3 QPQ 理论研究方面的进展13-15
  • 1.2.4 QPQ 处理产品的抗蚀性15
  • 1.2.5 QPQ 技术的应用15-17
  • 1.3 电镀基本概念17-19
  • 1.3.1 镀锌17-18
  • 1.3.2 锌的电沉积原理18
  • 1.3.3 工艺流程18
  • 1.3.4 镀锌的四种类型18-19
  • 1.4 紧固件19-20
  • 1.4.1 风电紧固件19
  • 1.4.2 风电紧固件表面处理的现状19-20
  • 1.5 腐蚀20-25
  • 1.5.1 腐蚀20-21
  • 1.5.2 腐蚀的分类21-22
  • 1.5.3 电化学腐蚀22-24
  • 1.5.4 Tafel 曲线24
  • 1.5.5 交流阻抗24-25
  • 1.6 本研究的内容及意义25-26
  • 1.6.1 本研究的内容25-26
  • 1.6.2 本研究的意义26
  • 1.7 本实验执行的基本路线26-27
  • 2 实验方法和条件27-31
  • 2.1 实验材料选择27
  • 2.1.1 材料选择背景27
  • 2.1.2 材料得成分及处理状态27
  • 2.1.3 试样的加工27
  • 2.2 工艺参数及设备27-29
  • 2.2.1 QPQ 工艺参数27-28
  • 2.2.2 QPQ 设备28-29
  • 2.3 QPQ 与镀锌复合处理工艺设计29
  • 2.4 性能的测定29-31
  • 2.4.1 结合力的测定29
  • 2.4.2 渗层的组织与性能的表征29
  • 2.4.3 盐雾腐蚀实验29-30
  • 2.4.4 腐蚀电化学性能检测30-31
  • 3 QPQ 工艺对渗层组织的影响31-35
  • 3.1 QPQ 处理前的清洗对试样渗层组织的影响31
  • 3.2 预热对QPQ 处理试样渗层组织的影响31
  • 3.3 氮化温度对渗氮层厚度的影响31-32
  • 3.4 氮化时间对渗氮层厚度及疏松的影响32-33
  • 3.5 CNO-质量分数对渗氮层厚度的影响33-34
  • 3.6 本章小结34-35
  • 4 QPQ 工艺参数抗腐蚀性能的影响35-39
  • 4.1 盐浴氮化时间对QPQ 处理试样抗蚀性的影响35
  • 4.2 盐浴氮化温度对QPQ 处理试样抗蚀性的影响35-36
  • 4.3 化合物层的交流阻抗特性36-38
  • 4.3.1 氮化温度对化合物层交流阻抗的影响36-37
  • 4.3.2 PH 对化合物层EIS 谱的影响37
  • 4.3.3 氯离子浓度对化合物层EIS 谱的影响37-38
  • 4.4 本章小结38-39
  • 5 QPQ 处理对试样力学性能的影响39-47
  • 5.1 QPQ 渗层形貌39-40
  • 5.2 QPQ 渗层显微硬度40
  • 5.3 拉伸和冲击试验40-41
  • 5.4 拉伸试样断口分析41-46
  • 5.5 本章小结46-47
  • 6 QPQ 与镀锌复合处理对抗腐蚀性能的影响47-52
  • 6.1 复合处理的显微组织47
  • 6.2 镀锌结合力的测试47-48
  • 6.3 QPQ、镀锌及复合处理试样耐蚀性能比较48-49
  • 6.4 复合处理的极化曲线49-51
  • 6.4.1 氮化温度对复合层极化行为的影响49-50
  • 6.4.2 PH 值对复合层极化行为的影响50-51
  • 6.4.3 氯离子浓度对复合层极化行为的影响51
  • 6.5 本章小结51-52
  • 结论52-54
  • 参考文献54-58
  • 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果58-59
  • 致谢59-60


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