無磁發(fā)動機材料體系的設計與研究.pdf

1、無磁發(fā)動機是高磁防護性能要求的機械設備的主要動力裝置,對滿足特殊環(huán)境下的動力需求具有重要意義。材料的優(yōu)化選擇是研制開發(fā)無磁發(fā)動機的基礎，本論文針對無磁發(fā)動機材料的研制和優(yōu)選開展了一些初步研究。
　　 本論文試驗了三種新型的Mn-Cu無磁鑄鐵，以Mn和Cu是主要元素，并添加了Ni、Al等合金元素，采用稀土REMgSiFe蠕化處理和SiFe+Al孕育處理，并進行了合適的熱處理強化。新型鑄鐵的基體組織為奧氏體結構，其上均勻分布著片狀、

2、球狀或蠕蟲狀石墨。經(jīng)蠕化處理的兩種鑄鐵在熱處理后的抗拉強度高達376MPa、379MPa，抗壓強度達1123MPa、1217MPa，硬度為277HBS、286HBS，具有良好的塑性和沖擊韌性，主要機械性能超過發(fā)動機常用鑄鐵HT350的水平，而磁導率僅為8.9μH·m-1和5.9μH·m-1，近似于無磁性。這兩種新型鑄鐵可用于無磁發(fā)動機缸體、缸蓋、機體、機座等零件。
　　 本論文還研究了用于齒輪類零件的奧氏體不銹鋼1Cr18Mn1

3、2Ni2N的固溶處理工藝及用于軸類零件的無磁模具鋼7Mn15Cr2Al3V2WMo的熱處理工藝及強化工藝。研究表明：(1)在950～1200℃固溶處理時，1Cr18Mn12Ni2N鋼的強度和硬度隨固溶溫度呈曲線變化，塑性和韌性變化不明顯；磁化率︱χ︱?1，在外磁場中不易被磁化，磁導率維持在2.6～4.2 μH·m-1之間，隨溫度也呈曲線變化。影響鋼的力學及磁學性能的因素主要與組織結構和析出物數(shù)量的變化有關。經(jīng)1050～1100℃固溶處理

4、后1Cr18Mn12Ni2N鋼的綜合力學性能好，磁導率較低，是最佳的固溶處理溫度范圍。1Cr18Mn12Ni2N鋼的綜合機械性能優(yōu)于20CrV鋼，接近20CrMnTi鋼的性能水平，可用于中輕載荷的齒輪類零件。(2)熱處理工藝對7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼的組織和性能具有重要的影響：高溫退火可消除鍛造應力,改變碳化物顆粒的形狀及分布，適于進行粗加工；固溶處理時碳化物逐漸溶入奧氏體基體使其達到過飽和狀態(tài)，導致隨固溶溫度的升高強度上升而

5、塑性和韌性則明顯下降，硬度降至最低值，最適合鋼的加工處理；而進行時效處理后，基體上彌散析出大量碳化物，鋼的強度和硬度也顯著提高。7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼的導磁率較低，磁導率隨固溶處理溫度呈上升趨勢。7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼的主要機械性能優(yōu)于常用軸類材料40Cr、40CrMnA等，可滿足中重載荷、耐磨損的軸類零件的要求。
　　 此外，本文還優(yōu)選了輕金屬、陶瓷、復合材料等發(fā)動機適用的無磁材料，分析了它們的性能特點