【摘 要】
：
近年来,高功率密度柴油机逐渐发展起来,相较于传统发动机,其体型更小、质量更轻、气缸容积使用率更高,且服役标准也较过去的柴油机更高。气缸盖作为高功率密度柴油机燃烧室关键部件,在服役过程中经受柴油或润滑油未充分燃烧造成含硫氛围环境,严重影响了其使用寿命。据推测,当柴油机升功率超过88 k W/L时,气缸盖火力面温度能达到100℃;当柴油机升功率超过105 k W/L时,气缸盖火力面温度能达到600℃。
【基金项目】
：
陕西省自然科学基础研究计划（2021JM-429）； 陕西省教育厅青年创新团队建设科研计划项目（21JP051）； 国家自然科学基金青年基金项目（51705391）； 装备预研领域基金重点项目（6140922010301）；
论文部分内容阅读
近年来,高功率密度柴油机逐渐发展起来,相较于传统发动机,其体型更小、质量更轻、气缸容积使用率更高,且服役标准也较过去的柴油机更高。气缸盖作为高功率密度柴油机燃烧室关键部件,在服役过程中经受柴油或润滑油未充分燃烧造成含硫氛围环境,严重影响了其使用寿命。据推测,当柴油机升功率超过88 k W/L时,气缸盖火力面温度能达到100℃;当柴油机升功率超过105 k W/L时,气缸盖火力面温度能达到600℃。因此,急需研发一种符合未来气缸盖要求的新型材料。本课题以Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C合金为研究对象,采用真空电弧熔炼方法制备了Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-x Nb（Nb元素的质量百分比0、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%）板状（65mm×30 mm×10 mm）试样,并对材料进行微观组织、密度、硬度、拉伸、氧化及摩擦磨损性能测试分析,总结Nb含量对合金组织与性能的影响规律。得出以下结论:经Pandat相图软件计算可得,未添加Nb元素的Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C合金凝固时相结构主要为B2+FCC+Kappa,Nb元素添加后的Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-x Nb的相结构则主要为B2+BCC+FCC+M23C6。真空电弧熔炼制备的Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C合金物相主要由奥氏体、Ni Al金属间化合物和K-碳化物组成,添加微量Nb元素后,合金微观组织分布较为均匀,物相主要由铁素体、奥氏体、Ni Al金属间化合物和Nb C组成。随着Nb元素含量的增加,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-0.3Nb合金的组织最为细化。随着Nb元素含量的增加,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-x Nb合金的硬度与密度呈逐渐增大的趋势,当Nb含量为0.4%时,合金平均硬度与密度均达到最大值为38.12 HRC与6.79 g/cm~3,较Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C分别提高了10%和4%。室温拉伸性能测试表明,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-x Nb合金的延伸率随Nb元素含量的增加总体呈增大的趋势,而抗拉强度则呈先增后减的趋势。Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-0.3Nb合金综合性能较为优异,平均抗拉强度为853 MPa,平均延伸率为29.90%,较Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C合金的平均抗拉强度提升了14%,且延伸率达到基体材料的7倍。拉伸断口分析表明,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C合金的断裂机制为解理断裂,断裂方式为脆性断裂。Nb元素添加后合金的断裂机制为韧窝断裂、解理断裂,断裂方式为脆性-韧性混合断裂。不同工况下摩擦磨损性能测试结果表明:Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-x Nb合金平均摩擦系数与体积磨损率均呈现:干摩擦＞油润滑＞含硫边界润滑,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-0.4Nb合金在三种工况下摩擦磨损性能均较好,其在含硫边界润滑工况时平均摩擦系数与体积磨损率最小分别为0.061、1.931×10-6mm~3N-1m-1,较干摩擦时的0.264、1.567×10-4mm~3N-1m-1分别下降了76.89%、98.77%,归因于在含硫边界润滑工况时合金表面会生成结构为密排六方的Fe S固体润滑相。磨损机理分析可知,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-x Nb合金在干摩擦时磨损机理以剥层磨损与磨粒磨损为主、氧化磨损为辅;在油润滑工况下磨损机理为磨粒磨损;在含硫边界润滑工况下磨损机理以磨粒磨损为主、氧化磨损为辅。随着Nb元素含量的增加,Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-x Nb合金在600℃不同氧化时间的抗氧化性能逐渐提升。Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C-0.4Nb保温200 h后氧化增重为1.24 mg/cm~2,抗氧化性能最佳,较Fe-25Mn-9Al-8Ni-1C保温200 h氧化增重的1.85 mg/cm~2下降了32.97%,归因于合金表面生成了两层氧化层,外氧化层为α-Fe2O3和少量Mn2O3,而内氧化层为α-Al2O3、α-Fe2O3和Ni O,其中α-Al2O3较致密,能够限制外部的氧原子向合金内部扩散,进而提升了合金的抗氧化性能。
其他文献
半导体电子器件是微电子与半导体行业中最基本、最重要的部分之一,在计算机、通信、汽车、科研、国防和消费等方面均有广泛的应用前景。近几年来,随着人工智能与物联网等行业的超高速发展,对半导体电子器件的功能提出了更高的要求。然而,由于传统半导体材料存在性能与加工工艺方面的局限性,难以满足下一代小尺寸、高性能、高灵敏度电子器件的需要。新型二维半导体材料拥有优异的层间结构和物理化学性质,是传承摩尔定律的材料之
自然界中植物与病原菌之间的“斗争”从未停歇过。面对病原菌的挑战,植物进化出一系列的防御措施来抵抗病原菌的入侵。对于水稻而言,水稻细菌性病害如白叶枯病、细菌性条斑病等是水稻生长发育过程中的主要病害之一。在生产上,该类病害大面积流行会严重影响水稻的产量。在自然界“物竞天择,适者生存”的选择下,不同的水稻品种进化出大量的抗性基因。抗性基因资源的挖掘及抗病机制的解析不仅有助于更好的理解水稻与病原菌的互作理
铝合金因具有良好的流动性、耐磨、耐腐蚀以及良好的铸造性能等优点,逐渐成为高强度耐热轻质材料的首选。Al-Cu及Al-Si-Cu-Mg-Ni系合金是车辆用活塞的主要铝制金属材料,组织中与基体呈半共格位向关系的θ’相是活塞铝合金时效析出的重要强化相。随着发动机功率密度的提升,高功率密度发动机活塞顶部的服役温度已经超过400℃。当温度高于250℃时,θ’相逐渐转变为完全不共格的稳定相θ,失去强化效果。已
综述了碳九石油树脂（C9PR）加氢工艺技术及分析测试方法。介绍了C9PR加氢工艺的加氢催化剂载体、活性组分及加氢流程。调研了反应过程主副反应程度的分析测试方法。随着裂解乙烯工业的发展，C9PR产量大幅提高，对高性能氢化C9PR的需求也大幅上升，如何进行工艺设计得到高性能的氢化C9PR、提高产品的价值是当前重要的研究课题。
Mg-Gd-Y合金具有轻质、比强度大和减振特性好等优异性能,在工业领域拥有广泛的应用前景。但Mg-Gd-Y合金的耐蚀性能与力学性能尤其是疲劳特性等方面仍显不足,制约Mg-Gd-Y合金的发展,而表面改性技术则有助于改善Mg-Gd-Y合金的综合性能。本论文通过喷丸强化引入残余压应力,细化表面组织,提高Mg-Gd-Y合金的力学性能,在此基础上制备等离子体电解氧化（PEO）陶瓷层,增加了Mg-Gd-Y合金
高熵合金是由4种或4种以上元素以等摩尔比或者非等摩尔比组成的单相固溶体合金,其不仅在设计理念上与传统合金不同,而且在性能上优于传统合金,从而展现出高强度、高塑性、高硬度、耐腐蚀等性能特点。通常,FCC单相高熵合金具有高塑性的特点,但因其强度不足而难以应用,近期有研究开发出一种新型富钴高熵合金,其延伸率可高达91.4%,但强度较低。传统合金中钴基合金由于其优越的机械性能和耐腐蚀性能,已经广泛应用于叶
在过去的几十年里,荧光探针在跟踪和监测一系列不同的生理和病理过程方面获得了极大的发展,如细胞动力学、细胞代谢和营养吸收、酶活性和信号级联的调节等。其中,近红外荧光探针具有组织穿透性深、损伤小和自发荧光干扰小的优点,在生物医学科学中起着至关重要的作用。与一些传统的近红外染料相比,苯并吡喃腈及其衍生物具有优异的光物理性能和高度多样化的结构可调性,在构建荧光探针和化学传感器方面受到了研究者的广泛关注。因
鸡毒支原体又称鸡败血霉形体,主要感染鸡和火鸡,引起鸡的慢性呼吸道系统传染病,是现阶段养殖业较为严重的疾病之一。泰乐菌素作为动物专用药,对畜禽的呼吸道疾病具有良好的治疗作用,并且不易产生药物残留,毒性作用弱,具有极高的安全性,进一步促进了其在兽医临床上的应用。我国目前养殖业用药的不合理已经导致耐药现象的产生,耐药检测具有必要性和紧迫性。为了减缓鸡毒支原体对泰乐菌素的耐药性产生,保护和维持泰乐菌素的有
铝合金因其低密度、高强度、成形性能好、优异的耐腐蚀性能等特点,在航空航天、轨道交通和国防军工等领域的轻量化发展中发挥了举足轻重的作用。Al-Cu及Al-Si-Cu-Ni-Mg系合金是车辆用活塞的主要铝制金属材料,与基体呈半共格关系的θ’相是活塞合金时效析出的重要强化相。随着发动机功率密度的提升,高功率密度发动机活塞顶部的服役温度已经超过400℃。已有文献报道当温度高于250℃时,θ’相逐渐转变为与
沙门氏菌引起的猪消化道疾病,多发于各大养殖场,且死亡率较高,是引起仔猪死亡的主要原因之一,给养猪业的发展造成了严重的经济损失。近年来从动物和动物源食品中分离到的沙门氏菌逐渐对多种抗生素表现出敏感性下降。安普霉素作为动物专用药,被广泛的应用于畜禽的消化道疾病的预防与治疗,且由于安普霉素具有促生长的作用,也常被作为抗生素添加剂使用,当前养殖业用药的不规范使得临床耐药现象日趋严重,耐药检测具有必要性和紧