【摘 要】
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H13模具钢被广泛的使用在冲击载荷较大的压铸模、锻模及热挤压模中,模具在较大载荷的作用下容易出现磨损、龟裂及断裂等失效形式。激光熔覆是一种先进的表面强化技术,能够提高模具的使用寿命。原位生成颗粒增强熔覆层,具有热力学稳定、颗粒与基体界面洁净、颗粒结合强度高及合成工艺简单等特点。本文基于激光熔覆技术,在H13模具钢表面制备了原位生成WC增强Ni基涂层,提高了模具钢的硬度和耐磨性,延长了模具的使用寿命
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H13模具钢被广泛的使用在冲击载荷较大的压铸模、锻模及热挤压模中,模具在较大载荷的作用下容易出现磨损、龟裂及断裂等失效形式。激光熔覆是一种先进的表面强化技术,能够提高模具的使用寿命。原位生成颗粒增强熔覆层,具有热力学稳定、颗粒与基体界面洁净、颗粒结合强度高及合成工艺简单等特点。本文基于激光熔覆技术,在H13模具钢表面制备了原位生成WC增强Ni基涂层,提高了模具钢的硬度和耐磨性,延长了模具的使用寿命。具体研究内容如下:（1）激光熔覆Ni基涂层有限元分析利用JMat Pro材料分析软件,计算了Ni60与（W+C）混合粉末的热物性参数,采用平面连续热源,基于COMSOL模拟仿真软件,对原位生成WC增强Ni基涂层进行了温度场和热应力场的仿真分析,得到了较理想的激光工艺参数范围。通过对熔覆层热应力循环的分析,得出了涂层中最大热应力及残余应力值;发现了熔覆涂层中的交变热应力,并得出了最大应力幅的数值。通过对熔覆层热循环及热应力循环分析,得出了熔覆层的深度。根据仿真所得的工艺参数进行激光熔覆实验,验证了仿真结果的准确性。（2）原位生成WC增强Ni基涂层的制备通过HSC软件,分析了熔覆过程中可能存在的原位反应,确定了WC原位生成的可行性。制备了原位生成WC增强Ni基涂层与外加WC增强Ni基涂层,从涂层形貌、颗粒形态、涂层硬度及耐磨性方面进行了对比分析,原位生成WC增强Ni基涂层的性能高于外加WC增强Ni基涂层。制备了不同工艺参数及不同粉末比的原位生成WC增强Ni基涂层,得到了激光工艺参数对原位生成WC增强Ni基涂层的物相、显微组织及显微硬度的影响规律。对不同粉末比条件下的原位生成WC增强Ni基涂层进行了摩擦磨损性能分析,揭示了原位生成WC增强颗粒对熔覆层性能摩擦磨损性能的作用机制。（3）激光熔覆数据库建立在Windows平台利用Visual Basic语言和ACCESS2003共同创建激光熔覆工艺数据库,数据库主要包含数据及图像两个模块:数据模块可以实现激光熔覆工艺参数及熔覆涂层性能参数的录入,还能够通过工艺参数对熔覆涂层性能参数进行查询;图像模块则可以实现对涂层相图的存放及查询。
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