2020年3月5日消息,近日,记者从扬州大学获悉,该校机械工程学院教授刘澄带领学生创业团队运用一种具有独立知识产权的新型多步低温等温淬火工艺,利用多相纳米结构的共振强化韧化原理,制备出具有超强、超硬以及压缩性能好、生产线绿色节能等优势的优质弹簧。该研究项目授权和申请受理5项发明专利。


比较国内弹簧产品,其使用寿命增加50%以上,也高于欧美国家的弹簧产品。该项技术已应用于扬州核威碟形弹簧制造有限公司的实际生产中,为碟簧今后在机械以及国防等重载条件下的应用开拓了更广泛的前景。


据了解,碟簧和气门弹簧是机动器械的重要元件。碟簧常用于大中型机械设备、军事装备、航天航空等领域中,例如汽车和拖拉机离合器及安全阀的压紧弹簧;气门弹簧作为发动机气门的复位装置,在保证气门及时落座、紧密贴合的同时,防止由发动机振动时发生跳动,致使发动机密封性降低。


扬州大学以温淬火工艺打造高强韧弹簧,使用寿命高于欧美


目前,我国生产的碟簧和气门弹簧普遍存在强度低、弹性韧性差、疲劳性能不足等问题,导致其使用寿命短,易发生突然性早期失效断裂,致使机械故障、汽车熄火甚至发动机燃烧。


“以重要功用机械和发动机为例,国内的高性能碟簧和气门弹簧还是主要依赖进口,其关键的制造加工技术一直处于保密状态。如何破解国际高端弹簧的核心技术问题,结合我国弹簧钢原材料特点和生产现状,创新出具有中国特色且国际一流品质的弹簧产品是我们追求的目标和使命。”团队成员王璇表示。


扬州大学以温淬火工艺打造高强韧弹簧,使用寿命高于欧美


传统上,作为常用的高强度60Si2Mn合金弹簧是经奥氏体化、淬火及回火热处理工艺后获得回火屈氏体组织,从而达到较高性能要求的。由于该显微组织中存在脆硬的碳化物,因此在保证良好弹性韧性的同时,无法达到高强度和硬度水平,更无法兼顾其重要的疲劳性能。


该项目基于当前国际钢铁研究前沿的低温纳米超级贝氏体相变理论、多相强化韧化理论以及淬火—配分热处理技术,通过反复多次工艺实验和性能测试,研发了一种稳定的新型多步控冷低温等温淬火热处理生产工艺。


该工艺首先通过分步加热和防氧化措施,完成短时奥氏体化过程,接着在自行设计的冷却介质中实现多步冷却控制,然后在较低温度下进行一定时间的保温处理,最后空冷至室温。“我们采用了工业电炉来完成所有工艺加热过程,打破传统加热盐浴方式,减少了人员和环境的污染问题,实现了绿色、环保、高效的可持续发展工业目标。”团队成员周文韬表示。


截至目前,该研究项目授权和申请受理5项发明专利,发表核心论文4篇、SCI论文 1篇、EI论文2篇、国际会议论文1篇。


关于扬州大学


扬州大学坐落于国家首批历史文化名城扬州,是江苏省人民政府和教育部共建高校、江苏省属重点综合性大学、江苏高水平大学全国百强省属高校建设计划支持高校,全国首批博士、硕士学位授予单位,全国率先进行合并办学的高校。

文章来源: 中国科学报

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