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與仿生耦合理論相結合的方法在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,即通過調節(jié)過冷度能夠顯著改變組織結構和晶粒大小,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)大學遼寧省

【文章頁數】：65 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

仿生鯊魚皮SEM圖

能表面仿生結構及制備方法能表面仿生結構論是貝殼、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，因此根據這些特性結合生物原型就能夠制備仿生結構，來抑制熱疲勞裂紋。1）條形結構學家們在研究植物葉片時發(fā)現，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成，這也正是葉脈肉薄壁細胞的關鍵所在。這種高強韌性和低裂紋抵抗力的組織結構相間組貝殼結構十分相似，只不過組織類型不同而對裂紋起抵抗作用結構形式確，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，但其此根據美人蕉葉脈的組成形式簡化出條形結構如圖 2.1 所示。

造成了文石結構在有機和文石結構界面頻繁偏轉的來回偏轉，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構簡化為結構間距小于20mm的四邊形結構如圖2.2。圖 2.2 哈利組織結構、磚墻向四邊形結構轉化Fig. 2.2 Harry's organizational structure, brick wall to quadrilateral structure（3）三角形和四邊形結構研究發(fā)現[57]，整個翅膀由質地堅硬呈網絡狀分布的翅脈和柔軟的翅膜組成，使得蜻蜓的翅膀有相當高的強韌性、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。即使蜻蜓翅膜出現裂紋，裂紋擴展到蜻蜓脈翅時也將發(fā)生偏轉消耗大量的能量，因此蜻蜓的翅膀據有很好的抗疲勞性能。根據蜻蜓翅脈四邊形網狀和近三角形網狀結構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構間距小于 8mm 的三角形和四邊形網狀結

【參考文獻】：
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本文編號：3630091