熱鍛模模膛等離子熔覆SiC耐熱層的應(yīng)用基礎(chǔ)研究.pdf

1、鍛制鋼質(zhì)鍛件的熱鍛模，其正常失效的表現(xiàn)形式主要是熱疲勞磨損和塑性變形，失效發(fā)生的部位在模膛表面及近表面層。長期的實踐證明，現(xiàn)有的均質(zhì)熱鍛模具鋼均難以滿足熱鍛模模膛表面及近表面層的使用性能要求，所產(chǎn)生的熱鍛模使用壽命問題，至今仍未取得顯著進展。 緩解熱應(yīng)力的梯度材料技術(shù)和表面工程技術(shù)為解決熱鍛模使用壽命問題提供了新的思路新的方法。筆者所在課題組正就此問題進行相關(guān)研究。本文試圖應(yīng)用等離子熔覆技術(shù)在熱鍛模模膛表面制備出金屬陶瓷耐熱耐磨

2、層，就是解決熱鍛模模膛表面強化問題的一種探索性實驗研究。 本文首先總結(jié)了國內(nèi)外對熱鍛模方面的研究，著重介紹了熱鍛模的失效的形式，熱物性參數(shù)對熱鍛模壽命的影響。然后重點介紹等離子熔覆技術(shù)的發(fā)展、原理及其工藝方法等。 第二部分是設(shè)計了一個等離子熔覆試驗，試驗研究用的基體材料W6Mo5Cr4V2，是根據(jù)相關(guān)研究確定的熱鍛模模體梯度材料結(jié)構(gòu)中模膛近表層材料的一種。通過對不同材料成分配比、不同等離子熔覆參數(shù)試樣的宏觀、微觀分析，包

3、括金相顯微分析、X射線衍射分析、覆層表面形貌分析、以及硬度檢測，選出了合理的材料配比以及等離子熔覆參數(shù)。同時還對覆層的熱應(yīng)力參數(shù)：材料的熱脹系數(shù)α、材料熱傳導(dǎo)系數(shù)λ和材料比熱容c進行了測定。 第三部分對測試結(jié)果進行分析，得出了相關(guān)結(jié)論。 (1)熔覆層的預(yù)置厚度、等離子熔覆電流、熔覆層粉末的不同配比對熔覆層的微觀組織、顯微硬度和表面宏觀形貌有著非常重要的影響。在熔覆層的預(yù)置厚度T=3mm、等離子熔覆電流I=80A、熔覆層粉

4、末的不同配比為75％/25％(Ni60/SiC)的工藝條件下能獲得各方面性能都比好好的熔覆層，證明等離子熔覆技術(shù)是一種在提高熱鍛模壽命上比較有前途的方法。 (2)在其它條件一定的情況下，熔覆層的預(yù)置厚度T=2mm時，由于基體材料的過多熔化，所得熔覆層的表面硬度提高很小，起不到表面強化的效果；熔覆層的預(yù)置厚度T=3時可以得到表面硬度較高的熔覆層，能夠起到表面強化的作用。 (3)在其它條件一定的情況下，等離子熔覆電流I=80

5、A時，單位時間內(nèi)等離子束提供給覆層的能量比較大，熔覆層內(nèi)的硬質(zhì)碳化物充分溶解以形成更多的金屬碳化物、硅化物，熔覆層的顯微硬度增大；等離子熔覆電流I=70A時，由于單位時間內(nèi)輸入的能量不夠，造成覆層合金陶瓷粉末未能充分熔化而產(chǎn)生熔覆缺陷。 (4)熔覆層成分對覆層的顯微硬度和顯微組織成分有很大的影響。粉末配比為85％/15％、75％/25％、65％/35％(Ni60/SiC)的覆層硬度逐漸增大，同時，粉末配比為75％/25％(Ni6