灰鐵熱疲勞性能,剎車鼓,畢業(yè)設(shè)計

1、灰鑄鐵表面的熱疲勞行為灰鑄鐵表面的熱疲勞行為摘要摘要：提高制動鼓的抗熱疲勞性，通過激光涂覆技術(shù)，模擬貝殼殼層的軟硬交替的組成結(jié)構(gòu)，對灰鑄鐵表面進(jìn)行非平滑的仿生模擬處理。其表面重要的特征是具有一定間距且相互平行的條紋。在自控制熱疲勞實驗方法下，平滑和非平滑表面的熱疲勞行為將被研究和對比。結(jié)果證實此種非平滑表面能提高熱疲勞抗性，同時還指出條紋間距越小，這種效果越好。非平滑表面的功能如抵抗熱裂紋的萌生和擴(kuò)展對于提高灰鑄鐵熱疲勞抗性是主要的原因

2、所在。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：熱疲勞，裂紋，灰鑄鐵，條紋狀，仿生的，非平滑表面1簡介簡介制動鼓是卡車制動體系中最重要的部件。由于巨大的制動力和頻繁的剎車，制動鼓將受到由制動片帶來的巨大的正壓力和動靜摩擦力，特別是車輛行駛在山地這樣的復(fù)雜路面上時。結(jié)果導(dǎo)致制動鼓提前失效。觀察表明制動鼓工作表面上出現(xiàn)大量長而深的裂紋，長度近乎和鼓身同高。經(jīng)過分析，我們知道是熱疲勞導(dǎo)致了裂紋源的出現(xiàn)，隨后才有裂紋的擴(kuò)展直至斷裂。在剎車過程中，巨大的摩擦熱被制動鼓吸收，

3、使得工作表面迅速達(dá)到900℃。冷熱交變應(yīng)力也許導(dǎo)致了裂紋的萌生和長的。而且，由于線張力將最終使的長裂紋發(fā)生擴(kuò)展斷裂。因此，急迫得提高制動鼓材料的熱疲勞抗性。對比與摩擦材料，制動鼓材料顯得單一，且發(fā)展緩慢。在長期來看，制動鼓生產(chǎn)商看好低價格的鑄鐵以及低成本的加工工藝。例如，國內(nèi)普遍用的HT150，HT200，國外用HT250和高碳灰鑄鐵，但這些材料易磨損。為了提高這個性能，NiCuMoCr和其他合金元素被添加入灰鑄鐵，由此低合金制動鼓材料

4、也就發(fā)展起來。強(qiáng)度，硬度，耐磨性都得到了提高，但熱疲勞抗性還是不理想，這成為新的研究熱點。在多少年的進(jìn)化過程中，有機(jī)體通過自然選擇，具有完美的，獨特的結(jié)構(gòu)，相比于人工材料生物材料有著無可比擬的優(yōu)越性。仿生學(xué)是一門以模仿生物體系的原理來構(gòu)建新技術(shù)體系的學(xué)問。在過去的20年里，仿生學(xué)對材料科學(xué)與工程產(chǎn)生了深刻影響。基于生物體獨特的組成，結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的卓越的性能給研究人員在提高性能以及結(jié)構(gòu)部件可靠性方面提供了很多線索。很長時間，人們關(guān)注于貝殼

5、珍珠層卓越的機(jī)械性能。正如某種自然混合材料，珍珠層由大約96%的文石和5%左右的角蛋白組成。文石片是珍珠層的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，小的文石片在XY平面內(nèi)橫向生長然后相鄰的晶體凝聚在一起形成微小的珍珠層，進(jìn)而微小的珍珠層沿著Z方向排開，各層之間有有機(jī)物層連接在一起，最終形成珍珠層。這時珍珠層的硬度雖然僅僅是普通文石的2倍，但其韌性卻是文石的1000倍。這些優(yōu)秀的性能與它特別的結(jié)構(gòu)有著直接的關(guān)系。受到珍珠層優(yōu)良的機(jī)械性能和止裂行為的啟發(fā)，一種在灰鑄鐵表

6、面形成類似結(jié)構(gòu)以提高熱疲勞抗性的想法應(yīng)運而生。根據(jù)仿生學(xué)原理，珍珠層結(jié)構(gòu)被抽象成具有軟硬交替層排列的韌性結(jié)構(gòu)。而后通過激光熔化技術(shù)制造仿生的非平滑表面的灰鑄鐵試樣。其主要特征是光滑表面上有很多平行條紋以多種間距散開著。用自控制熱疲勞實驗方法，研究和對比平滑和非平滑表面的熱疲勞行為。2實驗實驗2.12.1實驗材料實驗材料本實驗，采用HT200，材料是從國內(nèi)生產(chǎn)商生產(chǎn)的制動鼓上取出的，成分如下經(jīng)過XRD分析表明，除了αFe、Fe3C和G外，