热作模具钢激光熔覆Co/Ni基合金涂层工艺及性能

来源 :重庆理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lightingguo
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
H13钢具有淬硬性高,高温强度、韧性好,常用于铝合金、锌合金、镁合金和铜合金压铸模具制造。压铸模具服役期间,长期承受热负荷、机械负荷和化学负荷,表面容易出现热裂纹、磨损、变形和腐蚀等缺陷,严重影响H13钢压铸模具寿命。激光熔覆技术能根据材料表面性能需求,制备具有良好机械性能(硬度、耐磨性能、抗热疲劳性能)和耐腐蚀性能的涂层。本文通过激光熔覆技术,在H13钢表面制备Co基和Ni基合金涂层,提高基体耐热疲劳性能和耐磨性能。实验内容主要包括,激光熔覆工艺参数优化、微观形貌观察、物相分析和成分分布测试;性能测试方面,对涂层显微硬度、热疲劳性能和耐磨性能进行了研究,并得出以下结论:  (1)利用JJM-1GXY-800B Nd:YAG激光器在H13钢表面制备Co基合金涂层的优化工艺为:扫描速度120mm/min,电流200A,脉宽6ms,频率6Hz,离焦量+10mm,气体流量5L/min,搭接率45%。  (2)优化工艺后,H13钢表面制备的Co基和Ni基合金涂层,无明显孔洞、裂纹且与基体呈冶金结合。两种合金涂层组织形貌相似,涂层主要由细小枝晶和共晶组成。涂层从底部到表层依次为平面晶、胞状晶、树枝晶和等轴晶;涂层底部和中部晶粒具有方向性,表层晶粒不具有方向性。  (3) Co基合金涂层物相由γ-Co固溶体和M23C6化合物组成;Ni基合金涂层物相由γ-Ni固溶体和M23C6、M7C3、Ni3Fe、Ni3B等化合物组成。固溶体的存在和化合物的弥散分布,对涂层起到固溶强化和弥散强化作用。  (4) Co基和Ni基合金涂层的横截面显微硬度从表面到基体逐渐降低。在细晶强化、固溶强化和弥散强化共同作用下,Co基合金涂层硬度最高可达706HV0.2,Ni基合金涂层硬度最高可达721HV0.2。接近冶金结合区,涂层受到基体中Fe元素扩散而硬度降低。  (5)热疲劳测试结果表明,热循环试验后样品表面均有氧化物产生。热循环500次后,H13钢表面观察到大量热裂纹;热循环1000次后,Ni基合金涂层表面观察到少量热裂纹;而Co基合金涂层表面未观察到热裂纹。三种试样的硬度,随着热循环次数增加而降低。热循环1000次后,试样表面硬度变化为,Co基合金涂层降低24.4%,Ni基合金涂层降低26.7%,H13钢降低37.7%。综上,抗热疲劳性能Co基合金涂层>Ni基合金涂层>H13钢。  (6)耐磨性能测试结果表明,常温下耐磨性能为Ni基合金涂层>Co基合金涂层>H13钢。在500℃下,耐磨性能为Co基合金涂层>Ni基合金涂层>H13钢。热循环1000次后,合金涂层耐磨性能远优于H13钢,而Co基合金涂层略优于Ni基合金涂层。  综合对比Co基合金涂层、Ni基合金涂层和H13钢的热疲劳性能、耐磨性能及热疲劳后耐磨性能可知:Co基涂层抗热疲劳性能、高温耐磨性能及热疲劳后耐磨性能最好;Ni基涂层室温条件下耐磨性能最好。考虑到热作模具的实际工况,Co基合金涂层更能有效提高H13钢表面性能。
其他文献
目前,薄膜材料已成为微电子学、光电子学、材料表面改性、传感器和太阳能利用等许多新型交叉学科的重要的材料基础。其中,透明导电氧化物薄膜材料因其大的载流子浓度和光学禁带宽度而具有优良的光学性能和导电性能,应用领域非常广泛,比如应用于太阳能电池、平板显示器的透明电极、电磁防护屏等方面。ZnO薄膜由于具有优异的压电、光电、压敏等特性,原材料在自然界中的储量丰富、易于制造、成本低廉、无毒和化学稳定性好,近年
本论文对超导体的发展历史进行了简单介绍,简述了超导二元结构模型以及新超导材料的探索途径和方法。主要研究了Mg-Ni(Co)-B体系新化合物的晶体结构和物理性能以及Mg-Ni-B体
齿轮传动作为机械传动的重要组成部分常因齿面损伤或轮齿折断而失效中止工作,通常因齿面失效所引起的机械传动失效所占比重较大。因此,如何改善提高齿轮齿面承载能力具有十分重
本文通过对荣华二采区10
期刊
徽派木构古民宅大部分是明清时期所建造,在建造技艺方面多为水平与竖向构件相交的榫卯结构.文章以棠樾某民宅为例,应用有限元结构分析软件建模计算并对其结构进行分析.
基于乡村振兴战略宏观政策背景,乡村人居环境是乡村规划的建设重点,是关乎国计民生的根本问题,优化乡村人居环境是构建宜居宜业的可持续发展乡村的有效路径.以庐江县小山根村
本文采用简单的水热法以硝酸铝为铝源,尿素、碳酸氢钠、草酸钠、磷酸钠为沉淀剂及形貌调控剂,在不锈钢网表面成功制备出纳米片、纳米花、纳米椭球、捆束状四种不同形貌的超疏水亲油γ-AlOOH涂覆的油水分离网膜。对所制备样品进行了表征,并研究其油水分离性能。主要研究内容和结果如下:以尿素、碳酸氢钠、草酸钠、磷酸钠为沉淀剂,分别研究了沉淀剂添加量、反应时间、反应温度对产物形貌的影响。当尿素添加量4mmol在1
近年来,由于纳米材料其结构、尺寸以及光电方面的特殊性能,纳米晶吸引了越来越多研究人员的目光。而其中的CuxS纳米晶是一种很重要的半导体材料,随着x的变化,能带带隙在1.2eV
近年来,基于磁热效应的室温磁制冷技术因其高效节能和环境友好等特点发展成为一种有望替代传统气体压缩制冷的新型制冷技术。与之相应,研究者开发出多种具有室温巨磁热效应的新
学位