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GH2135粉末微束等离子熔覆材料热疲劳性能研究开题报告

 2021-02-22 11:46:42  

1. 研究目的与意义(文献综述)

h13钢是最具有代表性且使用最广泛的热作模具钢,具有良好的红硬性、较高的韧性和优良抗热疲劳性能等,被国内外广泛采用来制造热锻模具、有色金属压铸模具和热挤压模具等。h13钢的主要特性[1]有:(1)具有高淬透性和高韧性;(2)优良抗热裂能力,工作场合可以水冷;(3)具有中等耐磨损能力,可采用渗碳体或渗氮工艺提高其表面硬度,但可能会降低抗热裂能力;(4)因含碳量低,回火中二次硬化能力较差;(5)较高温度下具有抗软化能力,但工作温度高于540℃(1000℉)时,其硬度会迅速下降;(6)热处理变形小;(7)良好的切削加工性能;(8)中等抗脱碳能力。h13热作模具钢在工作条件下承受着很大的冲击力,模腔和高温金属接触后,模具本身温度300℃~400℃,局部可达500℃~700℃,有的甚至高达1000℃左右,还要经受反复的加热和冷却。在时冷时热循环下,模具的工作表面容易产生热疲劳裂纹,另外炽热金属被强制变形时,与模具型腔表面摩擦,模具极易磨损并且硬度降低。[2]因此,如何改善h13热作模具钢性能,提高模具使用寿命成为一个亟需解决的问题。

相关的研究结果[3]表明h13热作模具钢的主要失效形式为热疲劳和高温磨损。由于模具的失效多从表面开始,采用表面工程技术对模具表面进行涂覆处理,不仅能够提高模具表面耐磨性、耐热性及其他特殊优良性能,而且能够使模具内部保持足够的强韧性,这对于改善模具的综合性能、节约合金元素、大幅度降低生产成本、延长模具生命周期、充分发挥材料的性能具有重要的意义。

gh2135是国产铁镍基高温合金,高温性能突出,且成分与模具钢基体类似。高温合金的屈服强度一般随温度升高而不断明显降低,而gh2135合金的屈服强度随温度升高不但不降低,反而有所增加,直到 750 ℃才开始缓慢降低。用 gh2135 合金制作热作模具覆层的优越性非常大。因为热作模具,包括锻锤砧子等,在工作过程中温度愈来愈高,一般模具材料会因其屈服强度严重下降而出现凹陷;而gh2135合金与此相反,工作温度越高,屈服强度反常增加,不会出现一般模具材料所产生的严重变形现象。[4]

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2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备:gh2135合金粉末通过微束等离子熔覆形成的熔覆样品;

材料表征:分析等离子熔覆样品的显微组织、hm硬度;epma、高倍bse、sem电子像,分析测试覆层成分、显微结构和物相成分;对样品进行热疲劳性能测试、高温氧化实验。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,完成英文翻译。明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定试验设计方案,完成开题报告。

第4-7周:按照设计方案,制备gh2135微束等离子熔覆样品。;了解gh2135粉末成分以及熔覆金属的组织成分。 制备金相试样,进行金相组织的初步分析,研究分析显微组织、hm硬度;epma高倍bse、sem电子像,分析测试覆层成分、显微结构和物相成分。

第8-12周:热疲劳样品制备,进行热疲劳实验、高温氧化实验,对试验后的样品进行组织微观测试,对样品疲劳性能进行分析。

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4. 参考文献(12篇以上)


[1]潘晓华,朱祖昌。h13热作模具钢的化学成分及其改进和发展的研究[j].模具制造,2006,4:78-84


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