H13鋼是使用最廣泛和最具代表性的熱作模具鋼,憑借其優(yōu)越的性能被廣泛應(yīng)用于熱鐓鍛、熱擠壓和壓鑄模具等熱作模具。熱作模具主要的失效形式是熱疲勞和磨損,其中80%的失效來自功能表面。因此,提高H13鋼功能表面的抗熱疲勞和耐磨性對延長其使用壽命具有重要的現(xiàn)實意義。為了提高H13鋼表面的耐磨性和抗熱疲勞性能,本文采用激光熔覆技術(shù)與仿生耦合理論相結(jié)合的方法在H13鋼表面制備了以鎳基合金為主的功能表面,并從工藝和材料等方面展開研究,以進一步提高模具使用壽命。主要研究如下:（1）通過在H13鋼表面進行了大量的熔覆Ni60粉末實驗,不僅獲得了Ni60激光熔覆工藝參數(shù)與顯微硬度之間的影響曲線,而且得到了過冷度對顯微硬度的影響,即通過調(diào)節(jié)過冷度能夠顯著改變組織結(jié)構(gòu)和晶粒大小,過冷度過大或過小都會影響形核率和晶體長大速率的比值,大的過冷度能夠抑制雜質(zhì)的析出,有利于抑制裂紋。（2）為了提高顯微硬度和減少裂紋,將25%WC混入Ni60粉末進行激光熔覆加工實驗。結(jié)果顯示:熔覆層的裂紋隨著WC和Ni60送粉電壓比的減小而逐漸減小;當(dāng)WC和Ni60送粉電壓比變?yōu)?:3時熔覆層的裂紋開始消失,只是不能消除熔覆層的氣泡;... 

【文章來源】：遼寧工業(yè)大學(xué)遼寧省

【文章頁數(shù)】：65 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

仿生鯊魚皮SEM圖

能表面仿生結(jié)構(gòu)及制備方法能表面仿生結(jié)構(gòu)論是貝殼、樹葉、蜻蜓還是其它生物對裂紋的阻擋作用，都是通過裂紋的紋能量的損耗來減少裂紋的，因此根據(jù)這些特性結(jié)合生物原型就能夠制備仿生結(jié)構(gòu)，來抑制熱疲勞裂紋。1）條形結(jié)構(gòu)學(xué)家們在研究植物葉片時發(fā)現(xiàn)，不管什么樣的葉片都是由柔軟的葉肉和比組成。通常葉脈又由強韌性較好的維管束和機械組織構(gòu)成，這也正是葉脈肉薄壁細胞的關(guān)鍵所在。這種高強韌性和低裂紋抵抗力的組織結(jié)構(gòu)相間組貝殼結(jié)構(gòu)十分相似，只不過組織類型不同而對裂紋起抵抗作用結(jié)構(gòu)形式確，這也正是大自然的聰明之處。美人蕉葉脈之間雖然有一定的弧度，但其此根據(jù)美人蕉葉脈的組成形式簡化出條形結(jié)構(gòu)如圖 2.1 所示。

造成了文石結(jié)構(gòu)在有機和文石結(jié)構(gòu)界面頻繁偏轉(zhuǎn)的來回偏轉(zhuǎn)，從而消耗了形成裂紋的能量，使得貝殼的裂紋擴展受到限制這和水泥磚墻非常相似。根據(jù)貝殼的有機物和文石層的組成形式可以把貝殼的珍珠層結(jié)構(gòu)簡化為結(jié)構(gòu)間距小于20mm的四邊形結(jié)構(gòu)如圖2.2。圖 2.2 哈利組織結(jié)構(gòu)、磚墻向四邊形結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化Fig. 2.2 Harry's organizational structure, brick wall to quadrilateral structure（3）三角形和四邊形結(jié)構(gòu)研究發(fā)現(xiàn)[57]，整個翅膀由質(zhì)地堅硬呈網(wǎng)絡(luò)狀分布的翅脈和柔軟的翅膜組成，使得蜻蜓的翅膀有相當(dāng)高的強韌性、穩(wěn)定性和承載能力，因此能夠很好的保持蜻蜓在空中，長時間以一定的頻率和振幅來回的煽動，而不至于被空氣的阻力折斷。即使蜻蜓翅膜出現(xiàn)裂紋，裂紋擴展到蜻蜓脈翅時也將發(fā)生偏轉(zhuǎn)消耗大量的能量，因此蜻蜓的翅膀據(jù)有很好的抗疲勞性能。根據(jù)蜻蜓翅脈四邊形網(wǎng)狀和近三角形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成加上翅脈和薄膜所占的面積比小于 1:8，可以把蜻蜓翅膀簡化成結(jié)構(gòu)間距小于 8mm 的三角形和四邊形網(wǎng)狀結(jié)

【參考文獻】：
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本文編號：3630091