模具是工業(yè)生產(chǎn)中重要的構(gòu)成部分,通常在高負(fù)荷、高沖擊力的環(huán)境中工作。提高模具的性能,延長(zhǎng)其使用壽命是十分必要的,因此對(duì)模具用鋼進(jìn)行表面強(qiáng)化處理是一種行之有效的方法。利用表面納米化方法可以有效降低化學(xué)熱處理溫度、優(yōu)化金屬表面的結(jié)構(gòu)和性能等優(yōu)勢(shì),解決傳統(tǒng)鹽浴中存在的耗能高、處理溫度高和實(shí)驗(yàn)環(huán)境差等問(wèn)題。本文將表面納米化與鹽浴滲釩技術(shù)相結(jié)合,利用SMAT在45#鋼表面獲得納米結(jié)構(gòu)表層,利用納米晶鋼所具有的特性在低溫下獲得碳化釩覆層。通過(guò)借助光學(xué)顯微鏡（OM）,掃描電子顯微鏡（SEM）,X射線衍射儀（XRD）、HV-1000硬度計(jì)、摩擦磨損機(jī)等表征手段對(duì)SMAT處理后的45#鋼進(jìn)行組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的分析,對(duì)納米表面滲釩層的組織結(jié)構(gòu)和顯微硬度進(jìn)行分析。主要結(jié)論如下:（1）經(jīng)過(guò)SMAT處理,在45#鋼的表面獲得了厚度大于80μm的變形層,表面層晶粒的尺寸大小在48 nm⁷0 nm之間;表層的顯微硬度提升了25.7%,且沿深度方向硬度由表層到中心呈梯度變化;表面磨痕的深度、寬度以及摩擦系數(shù)均小于未經(jīng)SMAT處理的表面。（2）機(jī)械研磨的參數(shù)（振動(dòng)時(shí)間和振動(dòng)頻率）影響納米層深度和... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：76 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

CVD工藝過(guò)程原理圖

中北大學(xué)學(xué)位論文8圖1-2PVD工藝流程圖Fig1-2flowchartofPVDprocess這項(xiàng)技術(shù)幾乎不會(huì)產(chǎn)生環(huán)境污染的問(wèn)題，也便于獲得高硬度和耐磨性的陶瓷涂層和復(fù)合涂層，從而使模具和工件的使用壽命成倍提高，實(shí)現(xiàn)低成本、高效益的目的。另外，PVD技術(shù)具有低溫和高能量的特點(diǎn)，可以在多種基底上形成薄膜。然而通過(guò)PVD技術(shù)制備的涂層的結(jié)合強(qiáng)度較低，另外我們國(guó)內(nèi)PVD領(lǐng)域的技術(shù)力量與其發(fā)展不相適應(yīng)，而且大多數(shù)需要從國(guó)外進(jìn)口先進(jìn)的設(shè)備和加工技術(shù)。1.3.3激光熔覆技術(shù)激光熔覆技術(shù)是1970年出現(xiàn)的一種新型表面改性方法，指在高能激光束的作用下，待熔覆的材料和基體表面被迅速加熱并熔化，待自激冷卻凝固后在表面形成涂層[27]。自20世紀(jì)80年代以后，激光熔覆技術(shù)發(fā)展迅速，在汽車制造、航空航天、石油化工、機(jī)械制造及維修等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用，已成為國(guó)內(nèi)外表面改性研究的熱點(diǎn)。激光熔覆技術(shù)的主要特點(diǎn)是冷卻速度快、熔覆層稀釋率低、材料變形孝適用領(lǐng)域廣和熔覆層厚度范圍大等。但目前激光熔覆技術(shù)存在熔覆率低、耐沖擊性差、涂層開(kāi)裂敏感、質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題。江蘇大學(xué)的黃蕾等人在H13鋼的表面使用激光熔覆技術(shù)制備出NiCr/Cr3C2復(fù)合涂層，結(jié)果表明：涂層的平均顯微硬度是基體的2.5倍，耐磨性能得到明顯的提升[28]。北京工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院的高慧等人采用激光熔覆技術(shù)，在以Cr12MoV鋼為基體的耐火模具表面制備鎳基熔覆層，解決了此類模具在使用過(guò)程中出現(xiàn)的耐磨性差，壽命短和成本高的問(wèn)題[29]。浙江工業(yè)大學(xué)的樓程華等人使用激光熔覆技術(shù)將Fe基合金粉末熔覆在Cr12MoV模具鋼的表面，結(jié)果表明：硬度最高是921HV0.2，覆層的磨損量?jī)H為基體材料的25％，模具鋼的表面顯微硬度和耐磨性能得到顯著地提高[30]。

中北大學(xué)學(xué)位論文91.3.4表面納米化方法德國(guó)著名學(xué)者Gleiter于20世紀(jì)80年代成功制備出納米金屬材料，它是指在三維結(jié)構(gòu)單元中，尺寸中至少有一維在0.1nm到100nm之間。因其在光、電、熱、磁、力等方面表現(xiàn)出傳統(tǒng)材料不具備的特殊性能，所以在環(huán)保、航空航天、生物醫(yī)學(xué)、軍事等各領(lǐng)域受到人們的廣泛研究。盧柯等人于1999年第一次提出金屬表面納米化的概念，即采用各種物理或化學(xué)方法在金屬材料表面生成納米結(jié)構(gòu)的表面層，同時(shí)基底仍保持原始的粗晶粒狀態(tài)，以此金屬材料的表面性能如抗疲勞性等得到顯著地提高。該工藝經(jīng)過(guò)20年的蓬勃發(fā)展，在塊狀金屬的表面獲得納米結(jié)構(gòu)層的方法主要有以下三種：表面涂層或沉積、表面自納米化以及混合方式[31,32]。（1）表面涂層或沉積表面涂覆或沉積納米晶是指將預(yù)先加工出的納米級(jí)顆粒沉積到金屬材料的表面以形成具有納米晶結(jié)構(gòu)的薄層，其形成原理如圖1-3所示。這種材料的主要特點(diǎn)是：與加工前相比，工件的整體尺寸略有增加；所獲得的納米表面層的晶粒尺寸均勻；基材與納米表面層之間的界面明顯；化學(xué)性質(zhì)好；涂層和基材的化學(xué)成分可以相同也可以不同[33]�，F(xiàn)在，許多常規(guī)的表面強(qiáng)化技術(shù)都有望應(yīng)用到金屬材料表面納米化上，如電鍍、濺射和電沉積等方法，只要合理地調(diào)節(jié)工藝的參數(shù)，就可以方便控制納米晶層的厚度與晶粒尺寸的大校圖1-3表面涂層或沉積示意圖Fig.1-3Schematicofsurfacecoatingordeposition（2）表面自身納米化表面自納米化是指利用加熱或機(jī)械的方法提高金屬材料表面的自由能，以便將表面原始的粗晶體細(xì)化為納米尺寸，其形成原理如圖1-4所示。這種材料的主要特征是：晶

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