水平连铸结晶器铜合金内套的表面强化及组织与性能研究

摘要

目前,水平连铸是现代钢铁企业钢铁材料成型、生产钢坯的先进方法,而结晶器用铜合金内套是水平连铸设备中易耗的关键部件。由于结晶器用铜合金的极其恶劣的使用环境,结晶器用铜合金内表面经常出现磨损、剥落、划痕及热裂纹,为了提高结晶器铜合金内套的性能,必须对结晶器铜套进行研究,使其内表面在高温下能保持高硬度、高耐磨性、良好的导热性。
　　本文借助拉伸试验机、硬度机、摩擦磨损试验机、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段,研究了CuCo2Be合金的热处理工艺、CuCo2Be合金表面处理电弧喷涂工艺,以及CuCo2Be合金表面电弧喷涂涂层的摩擦磨损性能。研究结果表明:
　　CuCo2Be合金经950℃×1.5h固溶+460℃×1.5h时效可获得较佳的综合性能。此工艺条件下合金的室温布氏硬度为254HBS,导电率e达到47.24％IACS。抗拉强度为880.56MPa,伸长率为16.16％,合金为韧性断裂。
　　CuCo2Be合金表面电弧喷涂的最优工艺为:选用喷涂Cr2C3/Fe材料,喷涂电压38V,电流150A,喷涂距离150mm,喷涂空气压力0.7MPa,涂层与基体的结合强度达到30.5MPa,显微硬度达到992.75HV。不同工艺参数电弧喷涂涂层的抗热震性能区别较大,较低的喷涂电压和低的喷涂电流喷涂,涂层的抗热震性能较好。试验铜合金内套已上机进行使用寿命考核。
　　Cr2C3/Fe涂层在常温摩擦磨损机理既存在磨粒磨损、粘着磨损还有疲劳磨损;而涂层在高温摩擦磨损过程中,可以观察到的有粘着磨损和疲劳磨损。CuCo2Be合金基体的高温摩擦磨损机理为典型的粘着磨损。Cr2C3/Fe涂层的高温耐磨性能远远高于CuCo2Be合金基体,在15N载荷、摩擦速度50r/min、摩擦时间0.5h的条件下,未进行表面喷涂的CuCo2Be合金基体的磨痕深度大约是经表面喷涂涂层的8倍。

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Contents

第1章 绪 论

1.1水平连铸结晶器的应用背景和发展现状

1.2水平连铸结晶器铜合金

1.3 水平连铸结晶器铜合金内套的表面强化工艺

1.4 论文的研究内容和意义

第2章 实验材料和设备及实验方法

2.1 实验材料和设备

2.2 实验方法

第3章 CuCo2Be合金热处理工艺研究

3.1 CuCo2Be合金铸态组织与性能研究

3.2 CuCo2Be合金锻后组织与性能研究

3.3 CuCo2Be合金固溶态组织与性能研究

3.4 CuCo2Be合金时效处理的组织和性能

3.5冷变形对CuCo2Be合金组织与性能的影响

3.6 本章小结

第4章 CuCo2Be合金表面电弧喷涂工艺研究

4.1电弧喷涂工艺参数优化及其对结合强度的影响

4.2 电弧喷涂Cr2C3/Fe涂层的热震性能分析

4.3 电弧喷涂Cr2C3/Fe涂层的显微硬度分析

4.4 电弧喷涂Cr2C3/Fe涂层组织及成分分析

4.5 本章小结

第5章 电弧喷涂Cr2C3/Fe涂层的摩擦磨损性能研究

5.1摩擦理论

5.2 磨损理论

5.3 不同摩擦参数下Cr2C3/Fe涂层的摩擦磨损性能分析

5.4 Cr2C3/Fe涂层的耐磨性能及摩擦磨损机理分析

5.5 Cr2C3/Fe涂层与CuCo2Be合金基体的高温摩擦磨损性能分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢