连续挤压模具等离子体材料表面改性研究

论文摘要

摘要：连续挤压机挤压模具与坯料之间由于存在巨大的摩擦阻力,导致模具磨损严重,模具使用寿命较低。针对这一现实情况,本文拟分别采用脉冲高能量密度等离子体薄膜制备技术和直流等离子弧熔敷技术对连续挤压模具易磨损面进行表面强化处理,用以提高模具耐磨、减摩性能,延长连续挤压模具使用寿命。选择高纯氮气为工作气体,同轴枪内、外电极材料均为工业纯钛,以45号钢为基材,利用脉冲高能量密度等离子体技术,采用优化的工艺参数,在室温条件下制备了TiN薄膜。利用扫描电镜、X射线衍射、X射线光电子能谱、俄歇等方法分析了薄膜的化学成份及显微组织,测试了薄膜的硬度分布及摩擦磨损性能。结果表明：薄膜主要组成相为TiN,薄膜组织致密、均匀,与基材之间存在较宽的混合界面；薄膜硬度高,在干滑动磨损实验条件下具有优异的耐磨性及较低的摩擦系数。分别以Ni-46.25Ti-11.5625C-7.5CaF2（wt.%）,Ni-45Ti-11.25C-10CaF2（wt.%）和Ni-43.75Ti-10.9375C-12.5CaF2（wt.%）（?）昆合合金粉末为原料,采用等离子熔敷技术在45号基材表面分别制备了CaF2含量不同的（TiC+CaF2）/γ-Ni复合材料涂层,分析了涂层的成分及显微组织,测试了涂层的显微硬度和高温摩擦磨损性能,测试结果表明：等离子熔敷（TiC+CaF2）/γ-Ni复合材料涂层硬度高、组织均匀细小、与基材之间为完全冶金结合；涂层显微组织结构为不规则块状TiC初胜相和少量细片状CaF2弥散分布在的γ-Ni固溶体基体上；涂层在高温滑动磨损试验条件下表现出优异的耐磨性及较低的摩擦系数；涂层中CaF2含量越高,涂层摩擦系数越低,高温耐磨性越好。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 模具简介
• 1.1.1 模具分类
• 1.1.2 模具的选材
• 1.1.3 模具的热处理
• 1.1.4 模具的表面处理
• 1.2 表面改性技术
• 1.2.1 等离子体（PHEDP）薄膜沉积技术
• 1.2.2 等离子熔敷表面强化技术简介
• 1.3 材料体系
• 1.3.1 薄膜材料体系
• 1.3.2 涂层材料体系
• 1.4 选题背景
• 1.4.1 上引连挤法关键工艺过程
• 1.4.2 冷挤压模具的失效形式
• 1.4.3 提高模具寿命途径
• 1.5 研究内容
• 1.6 研究目的及意义
• 2 试验方法
• 2.1 试验材料的选择
• 2.1.1 基体材料的选择
• 2.1.2 涂层与薄膜材料的选择
• 2.2 等离子熔敷试验
• 2.2.1 等离子熔敷试验设备
• 2.2.2 等离子熔敷试验工艺参数确定
• 2.3 脉冲高能量密度等离子体试验
• 2.3.1 脉冲高能量密度等离子体设备
• 2.4 等离子熔敷涂层显微组织观察分析
• 2.5 等离子熔敷涂层性能分析方法
• 2.5.1 显微硬度测试
• 2.5.2 摩擦磨损测试
• 3 实验结果及分析
• 3.1 等离子熔敷复合材料涂层显微组织及显微硬度
• 3.1.1 等离子熔敷Ni-48.75%Ti-12.1875%C-2.5%CaF2复合材料涂层
• 3.1.2 等离子熔敷Ni-47.5%Ti-11.875%C-5%CaF2复合材料涂层
• 3.1.3 等离子熔敷Ni-46.25%Ti-11.5625%C-7.5%CaF2复合材料涂层
• 3.1.4 等离子熔敷Ni-45%Ti-11.25%C-10%CaF2复合材料涂层
• 3.1.5 等离子熔敷Ni-43.75%Ti-10.9375%C-12.5%CaF2复合材料涂层
• 3.1.6 等离子熔敷Ni-42.5%Ti-10.625%C-15%CaF2复合材料涂层
• 3.1.7 等离子熔敷复合材料涂层显微硬度与高温摩擦实验分析
• 3.2 脉冲高能等离子体技术制备TiN薄膜实验结果分析
• 4 结论
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集