無(wú)磁發(fā)動(dòng)機(jī)材料體系的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、無(wú)磁發(fā)動(dòng)機(jī)是高磁防護(hù)性能要求的機(jī)械設(shè)備的主要?jiǎng)恿ρb置,對(duì)滿足特殊環(huán)境下的動(dòng)力需求具有重要意義。材料的優(yōu)化選擇是研制開(kāi)發(fā)無(wú)磁發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)，本論文針對(duì)無(wú)磁發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研制和優(yōu)選開(kāi)展了一些初步研究。
　　 本論文試驗(yàn)了三種新型的Mn-Cu無(wú)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(jìn)行了合適的熱處理強(qiáng)化。新型鑄鐵的基體組織為奧氏體結(jié)構(gòu)，其上均勻分布著片狀、

2、球狀或蠕蟲(chóng)狀石墨。經(jīng)蠕化處理的兩種鑄鐵在熱處理后的抗拉強(qiáng)度高達(dá)376MPa、379MPa，抗壓強(qiáng)度達(dá)1123MPa、1217MPa，硬度為277HBS、286HBS，具有良好的塑性和沖擊韌性，主要機(jī)械性能超過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)常用鑄鐵HT350的水平，而磁導(dǎo)率僅為8.9μH·m-1和5.9μH·m-1，近似于無(wú)磁性。這兩種新型鑄鐵可用于無(wú)磁發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、缸蓋、機(jī)體、機(jī)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(wú)磁模具鋼7Mn15Cr2Al3V2WMo的熱處理工藝及強(qiáng)化工藝。研究表明：(1)在950～1200℃固溶處理時(shí)，1Cr18Mn12Ni2N鋼的強(qiáng)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(chǎng)中不易被磁化，磁導(dǎo)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(xué)及磁學(xué)性能的因素主要與組織結(jié)構(gòu)和析出物數(shù)量的變化有關(guān)。經(jīng)1050～1100℃固溶處理

4、后1Cr18Mn12Ni2N鋼的綜合力學(xué)性能好，磁導(dǎo)率較低，是最佳的固溶處理溫度范圍。1Cr18Mn12Ni2N鋼的綜合機(jī)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(duì)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(yīng)力,改變碳化物顆粒的形狀及分布，適于進(jìn)行粗加工；固溶處理時(shí)碳化物逐漸溶入奧氏體基體使其達(dá)到過(guò)飽和狀態(tài)，導(dǎo)致隨固溶溫度的升高強(qiáng)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(jìn)行時(shí)效處理后，基體上彌散析出大量碳化物，鋼的強(qiáng)度和硬度也顯著提高。7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼的導(dǎo)磁率較低，磁導(dǎo)率隨固溶處理溫度呈上升趨勢(shì)。7Mn15Cr2Al3V2WMo鋼的主要機(jī)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(fù)合材料等發(fā)動(dòng)機(jī)適用的無(wú)磁材料，分析了它們的性能特點(diǎn)