畢業(yè)論文-碳素工具鋼表面高熵合金涂層工藝及性能研究

畢業(yè)設(shè)計(jì)碳素工具鋼表面高熵合金涂層工藝及性能研究學(xué)生姓名：學(xué)系部：機(jī)械工程系專(zhuān)業(yè)：材料科學(xué)與工程指導(dǎo)教師：二0一五年六月誠(chéng)信聲明本人鄭重聲明：本論文及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文獻(xiàn)中列出。本人簽名：2015年5月22日畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)題目：碳素工具鋼表面高熵合金涂層工藝及性能研究系部：機(jī)械工程系專(zhuān)業(yè)：材料成型及控制工程學(xué)號(hào)：學(xué)生：指導(dǎo)教師（含職稱(chēng)）：1．課題意義及目標(biāo)學(xué)生應(yīng)通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，了解高熵合金的概念、制造方法及工藝、性能特點(diǎn)及應(yīng)用；了解金屬涂層的制備方法及工藝，了解金屬材料組織和力學(xué)性能的檢測(cè)方法，為學(xué)生在畢業(yè)后從事材料成型技術(shù)工作打好基礎(chǔ)。2．主要任務(wù)（1）查閱20篇以上的科技文獻(xiàn)。（2）完成高熵合金涂層的成分配比及制備工藝，碳素工具鋼表面高熵合金涂層的制備。（3）碳素工具鋼表面高熵合金涂層的顯微組織觀察。碳素工具鋼表面高熵合金涂層的硬度、耐磨性等力學(xué)性能測(cè)定。（4）通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)取得碳素工具鋼表面高熵合金涂層的工藝參數(shù)、獲得顯微組織照片及力學(xué)性能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。（5）完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的開(kāi)題答辯、中期檢查。（6）按照畢業(yè)論文的撰寫(xiě)要求完成畢業(yè)論文、參加答辯。3．主要參考資料[1]郭衛(wèi)凡.多主元高熵合金的研究進(jìn)展[J]．金屬功能材料，2009，16（1）：49-53.[2]高家誠(chéng)，李銳.高熵合金研究的新進(jìn)展[J].功能材料，2008，39（7）：1059-1061.[3]張力.高熵合金的制備及組織與性能[D].吉林大學(xué),2008:11-56.4．進(jìn)度安排設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱(chēng)起止日期1查閱文獻(xiàn)，完成開(kāi)題報(bào)告12月1日~12月31日2閱讀相關(guān)文獻(xiàn)，制定實(shí)驗(yàn)方案1月1日~3月10日3完成碳素工具鋼表面高熵合金涂層的制備及中期檢查3月11日~4月30日4完成力學(xué)性能測(cè)定及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析5月1日~5月15日5撰寫(xiě)畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯5月16日~6月10日審核人：梁紅英2015年12月5日太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)⑶試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-4-22試樣號(hào)(SampleNo.):001試驗(yàn)力(TestForce):1471N試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):HRC=29.3第2次(2times):HRC=28.9第3次(3times):HRC=29.8平均值(AverageVlaue):29.335.2第一組碳素工具鋼表面高熵合金涂層試樣的表面力學(xué)性能研究直接使用觀察第一組合金鋼表面高熵合金涂層試樣表面組織圖像的表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。在洛氏硬度儀上測(cè)得第一組合金工具鋼表面高熵合金涂層試樣的表面硬度數(shù)據(jù)為：試樣號(hào)(SampleNo.):001試驗(yàn)力(TestForce):1471N試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):HRC=23.8第2次(2times):HRC=23.3第3次(3times):HRC=23.0平均值(AverageVlaue):23.55.3第二組碳素工具鋼表面高熵合金涂層試樣的表面力學(xué)性能研究直接使用觀察第二組合金鋼表面高熵合金涂層試樣表面組織圖像的表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。在洛氏硬度儀上測(cè)得第二組合金工具鋼表面高熵合金涂層試樣的表面硬度數(shù)據(jù)為：測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-4-22試樣號(hào)(SampleNo.):001試驗(yàn)力(TestForce):1471N試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):HRC=15.0第2次(2times):HRC=15.4第3次(3times):HRC=15.7平均值(AverageVlaue):15.35.4第三組碳素工具鋼表面高熵合金涂層試樣的表面力學(xué)性能研究直接使用觀察第三組合金鋼表面高熵合金涂層試樣表面組織圖像的表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。在洛氏硬度儀上測(cè)得第三組合金工具鋼表面高熵合金涂層試樣的表面硬度數(shù)據(jù)為：測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-4-22試樣號(hào)(SampleNo.):001試驗(yàn)力(TestForce):1471N試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):HRC=12.4第2次(2times):HRC=13.1第3次(3times):HRC=13.6平均值(AverageVlaue):13.15.5第四組碳素工具鋼表面高熵合金涂層試樣的表面力學(xué)性能研究直接使用觀察第四組合金鋼表面高熵合金涂層試樣表面組織圖像的表面進(jìn)行力學(xué)性能研究。在洛氏硬度儀上測(cè)得第四組合金工具鋼表面高熵合金涂層試樣的表面硬度數(shù)據(jù)為：測(cè)試時(shí)間(Testtime):2015-4-22試樣號(hào)(SampleNo.):001試驗(yàn)力(TestForce):1471N試驗(yàn)次數(shù)(TestTimes):3試驗(yàn)值(TestValue):第1次(1times):HRC=12.4第2次(2times):HRC=11.7第3次(3times):HRC=11.2平均值(AverageVlaue):11.7表5.1各組式樣的表面硬度碳素工具鋼表面的硬度29.33第一組式樣表面的硬度23.5第二組式樣表面的硬度15.3第三組式樣表面的硬度13.1第四組式樣表面的硬度11.75.6力學(xué)性能分析比較五組試樣的硬度值，可以發(fā)現(xiàn)含有高熵合金涂層的硬度反而降低了。而且隨著加熱溫度的降低，硬度有明顯的降低趨勢(shì)。但理論上來(lái)說(shuō)高熵合金的硬度應(yīng)大于集體的硬度。造成這種現(xiàn)象出現(xiàn)的原因應(yīng)該有以下幾點(diǎn)：涂層較薄，在打磨試樣時(shí)把涂層打磨掉了涂層分布不均勻，打硬度的點(diǎn)較少基體高溫長(zhǎng)時(shí)間退火，且退火溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于臨界溫度導(dǎo)致集體硬度下降。綜上可知，可知四組表面具有高熵合金的式樣硬度都降低了，四組相比來(lái)說(shuō)第一種工藝方法得到的式樣表面硬度與其它三組相比相對(duì)較高。所以在選擇工藝方法的時(shí)候應(yīng)在第一組的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，應(yīng)適當(dāng)?shù)恼{(diào)整加熱溫度到臨界點(diǎn)左右，從而獲得表面硬度較高的試樣。4.在測(cè)試硬度時(shí)采用的洛氏硬度計(jì)，不能精確的測(cè)定涂層的硬度。主要測(cè)定的是基體的硬度。6結(jié)論本文主要研究了碳素工具鋼表面在涂抹了高熵合金后其金相組織和表面硬度的變化。在配置高熵合金時(shí)通過(guò)查資料獲得了較好的粘結(jié)劑配置方案。主要材料為松香和松節(jié)油。其配置比例為1：3。在觀察金相組織時(shí)，能熟練運(yùn)用金相顯微鏡。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)碳素工具鋼的金相組織主要為二次滲碳體和珠光體。在硬度測(cè)試過(guò)程中。發(fā)現(xiàn)高熵合金涂層的硬度反而低于碳素工具鋼。主要是由于在高溫加熱過(guò)程中，基體在高溫下長(zhǎng)時(shí)間退火，導(dǎo)致硬度又明顯的下降。即所選擇的工藝方法并不是最合適的，應(yīng)適當(dāng)降低加熱溫度到退火臨界溫度，以減少硬度的降低。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，了解了高熵合金的涂層的制備過(guò)程，掌握了試驗(yàn)中所用到的主要儀器（真空高溫?zé)Y(jié)爐,金相顯微鏡)的使用方法。并對(duì)高熵合金的顯微組織及分析方法有了較深的認(rèn)識(shí)。同時(shí)也很好的講學(xué)習(xí)的理論知識(shí)運(yùn)用到了這次設(shè)計(jì)中，讓理論與實(shí)際得到了很好的結(jié)合，收益匪淺。同時(shí)設(shè)計(jì)中不可避免的出現(xiàn)了許多問(wèn)題。比如在觀察金相組織時(shí)，由于在研磨試樣時(shí)沒(méi)有足夠的耐心，導(dǎo)致試樣表面劃痕較多。對(duì)真空燒結(jié)爐的使用也不夠熟練。這些問(wèn)題在指導(dǎo)老師的幫助下也基本上解決了?？偟膩?lái)說(shuō)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)圓滿(mǎn)的完成了。因水平有限，實(shí)驗(yàn)和論文中必然有許多不足之處，還望老師批評(píng)指正。致謝本論文是在梁老師的悉心指導(dǎo)下完成的，梁老師淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，精益求精的工作作風(fēng)，誨人不倦的高尚品德，樸實(shí)無(wú)華、平易近人的人格魅力對(duì)我影響深遠(yuǎn)。不僅使我樹(shù)立了遠(yuǎn)大的學(xué)術(shù)目標(biāo)，掌握了基本的研究方法，還讓我明白了許多待人接物的基本準(zhǔn)則。本論文從選題到完成，每一步都是在梁老師的指導(dǎo)下完成的，傾注了梁老師大量的心血。在此我向梁老師致以誠(chéng)摯的敬意和和衷心的感謝！隨著這篇本科論文的結(jié)束，我四年的大學(xué)生活也即將畫(huà)上一個(gè)圓滿(mǎn)的句號(hào)，回憶這四年大學(xué)生活中的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，一切都?xì)v歷在目。讓人倍感留戀，倍感珍惜！參考文獻(xiàn)[1]郭衛(wèi)凡.多主元高熵合金的研究進(jìn)展[J]．金屬功能材料，2009，16（1）：49-53.[2]高家誠(chéng)，李銳.高熵合金研究的新進(jìn)展[J].功能材料，2008，39（7）：1059-1061.[3]張力.高熵合金的制備及組織與性能[D].吉林大學(xué),2008:11-56.[4]李忠麗,孫宏飛.新型多主元高熵合金的研究進(jìn)展[J].新技術(shù)新工藝