高强钢表面改性提升耐磨损性能开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

火炮中最基本和最重要的部件是由高强钢制造的身管。身管担负着赋予弹丸初速的责任,而且必须保证弹丸的飞行方向和稳定性,是实现火炮威力的重要执行部件,也是决定火炮寿命的核心部件。尽管毎次弹丸发射过程花费的时间不超过20 ms,但膛内火药燃气的瞬时温度却高达1000 ℃以上,炮膛承受的最大压力达到200 mpa,高温高压的火药燃气夹杂颗粒物冲击身管内表面,造成火炮身管烧蚀。现代烧蚀磨损破坏理论认为火炮身管烧蚀磨损是由于发射弹丸引起的热、机械、化学等多方面因素同时作用于身管膛面而产生的一种膛面损坏的复杂现象。身管烧蚀磨损造成内膛面损坏,导致膛内压力和弹丸初速的下降,射弹散布增大,射程和精度下降甚至报废。

早在第二次世界大战期间,高膛压火炮身管内膛烧蚀造成的惊人损失就已经引起了世界各国的高度重视。美、英等国都先后投入了大量的人力和资金专攻防烧蚀技术。我国也在不晚于80年代开始了身管内膛防烧蚀镀铬的研究,并取得了不错的进展。目前国内外已经开发了许多降低烧蚀磨损的技术手段,如改进发射药、添加缓蚀剂、改进弹体结构、研制复合身管、在身管内膛表面改性及镀涂层等。其中,在身管内膛表面涂覆耐磨损、抗烧蚀涂层被认为是延长火炮身管寿命最有效的方法。

身管内膛涂覆涂层的技术手段主要包括:电镀硬cr涂层、化学气相沉积re涂层、激光-电镀cr复合处理涂层、渗氮、渗碳等。现阶段,在役炮管基本采用cr-ni-mo-v系中低碳合金锻钢表面电镀硬cr涂层处理,然而电镀cr涂层由于延展性差,易产生微裂纹,在火药体和弹带摩擦力的作用下会产生“岛状”剥落,从而加剧炮钢基体的烧蚀;此外,电镀硬cr涂层的镀液中含有六价cr离子,其对环境的危害大,处理成本高。所以,发展绿色环保的火炮身管涂层新技术和新材料迫在眉睫。

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2. 研究的基本内容与方案

a 研究内容

针对高强钢(cr-ni-mo-v)及镀铬高强钢,研究高温环境的温度、气氛、时间对其硬度、弹性模量、摩擦系数、耐磨损性、涂层结合力等机械性能的影响。采用表面氧化、氮化、碳化技术对高强钢及镀铬高强钢进行表面改性,探究其对耐磨损性能的影响。探究不同改性技术的机理,寻找提升性能最大,效果最优的改性组合方法。

b 研究目标

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3. 研究计划与安排

1)第1周:查阅相关文献资料,明确研究内容,确定方案,完成开题报告;

2)第2-5周:在高温高压模拟条件下,研究温度、气氛、时间对高强钢和镀铬高强钢材料的硬度、弹性模量、摩擦系数、耐磨损性、涂层结合力的影响;

3)第6-10周:研究高强钢及镀铬高强钢材料在同条件处理(氧化、氮化、碳化)下的硬度、弹性模量、摩擦系数等性能的差异;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 袁明明。陶瓷-金属复合耐磨磨层的制备及其特性研究。华北电力大学,2014.

[2] 张振山,吴永峰。炮管内膛烧蚀磨损现象的分析。装甲兵工程学院学报,

2003,17:67-70.

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