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《武汉理工大学》 2009年
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热锻模模膛高频熔覆MoSi_2-Ni基耐热层的应用基础研究

李江恒  
【摘要】: 锻制钢质锻件的热锻模,其正常失效的表现形式主要是热疲劳磨损和塑性变形,失效发生的部位在模膛表面及近表面层。长期的实践证明,现有的均质热锻模具钢均难以满足热锻模模膛表面及近表面层的使用性能要求,所产生的热锻模使用寿命问题,至今仍未取得显著进展。 缓解热应力的梯度材料技术和表面工程技术为解决热锻模使用寿命问题提供了新的思路新的方法。本文试图应用高频熔覆技术在热锻模模膛表面制备出金属陶瓷耐热耐磨层,就是解决热锻模模膛表面强化问题的一种探索性实验研究。 本文首先概述了国内外对热锻模方面的发展状况,着重介绍了热锻模的几种典型失效形式,以及热物性参数对热锻模寿命的影响。然后介绍了高频熔覆技术的发展、原理及其工艺方法等。 第二部分是设计了一个高频熔覆试验,试验研究用的基体材料W6Mo5Cr4V2,是根据相关研究确定的热锻模模体梯度材料结构中模膛近表层材料的一种。在相同的高频熔覆参数条件下,以不同的陶瓷粉末和自熔合金粉末配比及不同的预置粉块厚度,通过高频感应加热进行熔覆,制得了相应的覆层试样。然后对各试样进行了微观分析,包括金相显微分析、X射线衍射分析、以及显微硬度检测,选出了合理的粉末材料配比以及预置熔覆粉块的厚度。同时还对覆层的3个热物性参数(材料的热膨胀系数α、材料的热导率k和材料的比热容c)进行了测定,并对所测结果进行了分析讨论,选出了参数最为优异的熔覆层试样。 第三部分为对试验结果进行综合分析后,得出了相关结论。 熔覆层粉块的预置厚度、熔覆层粉末的不同配比对熔覆层的微观组织、显微硬度和热物性参数有着非常重要的影响。 在其它条件一定的情况下,熔覆层的预置厚度T=1.5mm时,由于基体材料的过多熔化,所得熔覆层的表面硬度提高很小,起不到表面强化的效果:熔覆层的预置厚度T=3mm时可以得到表面硬度较高的熔覆层,能够起到表面强化的作用。 熔覆层合金粉末的配比对覆层的显微组织、显微硬度及热物性参数有很大的影响。在粉块预置厚度T=3mm时,粉末配比为15%/85%、25%/75%和35%/65%(MoSi_2/Ni60A)的覆层硬度逐渐增大,覆层组织均比较细密,其中弥散分布的硬质相颗粒的数量也逐渐增多,并且其覆层和基体钢之间形成了较好的冶金结合。而粉末配比为45%/55%(MoSi_2/Ni60A)的覆层组织则存在明显的缺陷,覆层的显微硬度值也不稳定,测量值的波动比较大,并且其熔覆层和基体钢之间未形成良好的冶金结合层。最后对配比为25%/75%和35%/65%(MoSi_2/Ni60A)的覆层进行了热膨胀系数α、热导率k和比热容c的测定,通过对测定值的分析比较,得出了配比为35%/65%的熔覆层的综合热物理性能要优于配比为25%/75%的熔覆层。 综合试验结果表明,在熔覆层的预置厚度T=3mm、熔覆层粉末的配比为35%/65%(MoSi_2/Ni60A)的工艺条件下能获得组织细密、硬度高、与基体冶金结合良好及优越的热物性参数等各方面性能都比较好的熔覆层,证明高频感应熔覆是在热锻模膛表面制备陶瓷增强合金强化覆层的一种有效方法。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG311

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【引证文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 徐俊杰;热锻模模膛表层材料温度分布的模拟研究[D];武汉理工大学;2010年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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10 于英姿;李建军;李希林;钱明华;;管道焊接的根部内凹控制[A];石油工程焊接技术交流研讨会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王永东;氩弧熔敷原位自生颗粒增强镍基复合涂层研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 潘成刚;多金属热锻模热应力缓解机理及方法研究[D];武汉理工大学;2010年
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6 马鸣龙;Mg-Y-MM-Zr合金组织及性能研究[D];北京有色金属研究总院;2011年
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8 李月恩;模具钢高速球头铣削加工表面质量的研究[D];山东大学;2011年
9 李亚娟;X80管线钢焊接性模拟及其裂纹预测[D];天津大学;2010年
10 许宝忠;成形脉冲YAG激光技术及应用研究[D];天津大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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2 苏志俊;稀土元素对Ni60自熔性合金涂层组织和性能的影响[D];河南理工大学;2010年
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10 丁小芹;放电等离子烧结镍基自熔合金涂层的研究[D];华东理工大学;2011年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 冯培忠;曲选辉;王晓虹;杜学丽;;二硅化钼材料复合强韧化的研究进展[J];材料导报;2005年09期
2 赵一平;提高热模锻生产中的模具使用寿命[J];锻压技术;2000年06期
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7 张雁,刘霓生,陈林泉,王书贤,刘勇琼;梯度功能材料物性参数的推定方法[J];固体火箭技术;2004年01期
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10 徐胜利;王波;张琳;;提高热锻模寿命的途径-表面强化技术[J];模具制造;2009年03期
中国硕士学位论文全文数据库 前3条
1 杨慧;热锻模综合应力与其材料的物理性能参数之间对应关系的有限元分析[D];武汉理工大学;2005年
2 金昊;热锻模模膛等离子熔覆SiC耐热层的应用基础研究[D];武汉理工大学;2008年
3 王其松;热锻模温度波动区材料的设计与制备[D];武汉理工大学;2009年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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1 刘建华 马党参 陈再枝 陈鹰;铌在模具钢中的应用[N];世界金属导报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 潘成刚;多金属热锻模热应力缓解机理及方法研究[D];武汉理工大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 徐俊杰;热锻模模膛表层材料温度分布的模拟研究[D];武汉理工大学;2010年
2 肖瀚;热锻模模膛表面层温度梯度的仿真分析及影响因素的研究[D];武汉理工大学;2010年
3 胡金焕;热锻模温度场、应变场的仿真及理想热锻模材料结构的研究[D];武汉理工大学;2004年
4 吴延昭;热模锻模具型腔近表层的热力载荷[D];武汉理工大学;2010年
5 汪潇;热锻模模膛耐热层的材料构成工艺实验研究[D];武汉理工大学;2010年
6 汪学阳;热锻成形若干关键技术及多层金属模具[D];武汉理工大学;2008年
7 张瑜;铝合金热锻模具结构中的应力应变演变过程分析[D];上海交通大学;2008年
8 付劲松;轿车前轮毂闭式热锻模温度场、应力场仿真分析[D];武汉理工大学;2008年
9 王其松;热锻模温度波动区材料的设计与制备[D];武汉理工大学;2009年
10 张中圣;不同材料热锻模温度场、应力场的模拟及分析[D];武汉理工大学;2008年
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