Dievar模具鋼是由以前的瑞典烏德侯姆鋼廠專門開發(fā)的一種Cr-Mo-V系合金鋼,具有優(yōu)異的熱強度和良好的韌性,主要用作熱作模具鋼,它被廣泛應用于汽車、電子、航空制造、核電設備、石油化工、海洋平臺裝備制造等對材料性能要求較高的領域。熱作模具鋼在服役過程中,一般失效的位置都始于表面,當兩工件間產(chǎn)生滑移運動時會存在摩擦或劃傷,嚴重時會使得工件出現(xiàn)磨損失效問題。另外,熱作模具鋼在冷熱交替循環(huán)的環(huán)境中工作,也容易產(chǎn)生熱疲勞失效問題。因此,在提高熱作模具鋼摩擦磨損性能的同時也需要提高其熱疲勞性能。本課題對Dievar模具鋼進行了超聲表面滾壓處理（Ultrasonic Surface Rolling Processing,USRP）,在材料表面制備了一定厚度的梯度納米改性功能層。隨后,在經(jīng)過超聲表面滾壓處理后的試樣和未經(jīng)任何處理的試樣表面進行高能離子注滲（High Energy Ion Implantation,HEII）碳化鎢的工藝處理,制備出高能離子注滲碳化鎢層,并通過對表面功能層的微觀組織結構、化學成分、硬度、摩擦磨損性能以及熱疲勞性能等的研究,分析表面納米化對于高能離子注滲碳化鎢層性能的影... 

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【學位級別】：碩士

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試樣的光學顯微圖和三維形貌圖(a1，a2)未噴丸，(b1，b2)噴丸，d=1.0mm，t=30min，f=50Hz；(c1，c2)噴丸，d=2.4mm，t=30min，f=50Hz[23]

第1章緒論5最大殘余壓應力值和殘余壓應力層深度隨著激光功率密度的增大而增大。激光沖擊次數(shù)越大，晶粒細化程度越高，但當沖擊4次時沖擊效果降低。其研究結果如下圖1.2所示[28]。圖1.2激光沖擊后試樣表面的微觀形貌圖(a)激光沖擊1次(b)激光沖擊2次(c)激光沖擊3次(d)激光沖擊4次[28]Fig.1.2Microscopicmorphologyofthesamplesurfaceafterlaserimpact(a)1laserimpact,(b)2laserimpacts,(c)3laserimpacts,(d)4laserimpacts1.2.3超聲表面滾壓超聲表面滾壓（UltrasonicSurfaceRollingProcessing，USRP）納米化是金屬表面自納米化方法中新發(fā)展的一種表面改性技術，該技術廣泛應用于機械制造和維修領域。超聲表面滾壓技術的原理是用外加載荷重復沖擊或擠壓金屬材料的表面，使得金屬表面發(fā)生嚴重的塑性變形，在反復軋制的作用下，表面的粗晶組織逐漸細化成納米量級，顯微組織結構發(fā)生改變。納米化后由于存在梯度納米結構使復合層的硬度、摩擦性能、耐腐蝕性能和抗熱疲勞性能提高。表面所產(chǎn)生的殘余壓縮應力可改善材料表面的應力分布狀態(tài)，顯著降低材料表面的粗糙度。經(jīng)超聲滾壓后多晶體金屬材料表面的自由能增加，是由于納米化使晶粒數(shù)量變多，晶界面積增多，原子擴散的快速通道增多，原子在晶界處能量較高，表面的機械孿晶、空位、位錯等非平衡缺陷也可提高材料表面的活性，降低原子擴散的驅動力。

第1章緒論7粒尺寸為3-7nm，表面的納米晶層有近百微米，表面組織呈梯度分布，相比于原始母材，經(jīng)超聲表面滾壓處理的材料表面具有更優(yōu)的摩擦磨損性能和腐蝕性能。其研究結果如下圖1.3所示[33]。劉潔等人通過對45號鋼的性能研究，討論了超聲滾壓的加工參數(shù)對試樣的影響。結果表明工藝參數(shù)選取恰當能降低或者消除材料的表面缺陷[34]。黃元林等人通過超聲滾壓對電弧噴涂3Cr13涂層進行表面預處理，結果表明經(jīng)超聲滾壓可得到大深度、高值的殘余壓應力，可使涂層的硬度提高，晶粒細化，加工紋理消除，組織致密化，孔隙率降低，粗糙度得到改善。因此超聲表面滾壓處理可以輔助其他表面物理化學處理過程順利地進行[35]。圖1.3超聲表面滾壓處理設備示意圖[33]Fig.1.3SchematicdiagramofUSRPequipment1.3高能離子注滲合金化高能離子注滲技術（HighEnergyIonImplantation，HEII）是應用前景非常廣闊的一種表面改性技術，它是指將幾萬到幾十萬電子伏特的高能離子注入材料表面，獲得新的穩(wěn)定相或者亞穩(wěn)態(tài)合金相（取決于材料溫度與離子溶解度），從而形成與基體的成分和結構不同的注滲層，使材料表面的物理、化學和機械性能發(fā)生改變。高能離子注滲技術的原理是將基體材料和鎢材作為陰極放進真空室，并充入氬氣，真空室在低真空的氬氣條件下通電，使得原子在爐內輝光放電下進行離子化，產(chǎn)生的離子會在電場的作用下高速濺射到材料表面，并產(chǎn)生大量的熱使基體加熱到需要的溫度，在基體表面上產(chǎn)生高密度的離子擴散通道，離子會沿著

【參考文獻】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]4Cr13不銹鋼Nb改性層摩擦磨損及高溫氧化性能研究[D]. 尤凱.太原理工大學 2013
[4]超聲滾壓加工對改善金屬表面性能的研究[D]. 劉潔.青島科技大學 2013
[5]超聲金屬表面納米化及摩擦磨損性能研究[D]. 宋寧霞.天津大學 2007
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本文編號：3525707