模具材料電子束表面合金化及高溫性能研究.pdf

1、模具工業(yè)在現(xiàn)代制造業(yè)中占有很重要的地位，50％的精加工產(chǎn)品及75％的粗加工產(chǎn)品都要用模具進行制造，模具費用在零件生產(chǎn)中所占成本比例較高，通常為40％左右，而模具失效形式中80％為表面損傷，因此表面改性技術在現(xiàn)代制造業(yè)中具有良好的前景。
　　 隨著工業(yè)的發(fā)展，模具的工作環(huán)境越來越惡劣，模具材料的高溫氧化性能及熱疲勞性能決定著其模具在高溫環(huán)境下的使用壽命。高溫氧化是高溫環(huán)境下最常見也是最重要的腐蝕破壞形式，而熱疲勞性能決定著模具表面

2、是否在熱循環(huán)作用下產(chǎn)生微裂紋，從而誘發(fā)模具的失效。本文擬通過電子束表面合金化這一新興的表面改性技術，在模具材料表面進行合金化，在不損失材料的表面性能同時，探討電子束表面合金化對模具材料的高溫性能的影響，為實際模具工業(yè)中模具高溫性能的強化奠定理論基礎。
　　 本文通過ANSYS 12.0有限元軟件對3Cr2W8V表面合金化Al的過程進行熱應力耦合場模擬分析，并采用俄羅斯強流電子研究所研發(fā)的電子束設備對熱作模具鋼3Cr2W8V表面進

3、行電子束直接照射和電子束表面合金化處理，合金元素分別為Al、Ti、TiN，對模具材料40Cr表面進行電子束表面處理和電子束表面合金化Al元素。結合理論模擬和實驗總結了：1）有限元模擬電子束合金化的過程；2）電子束表面合金化對材料力學性能的影響；3）電子束表面合金化對模具材料高溫性能的影響。
　　 實驗結果表明：1）樣品經(jīng)電子束照射后表面會發(fā)生重熔并產(chǎn)生熔坑形貌，對表面粗糙度不同的樣品的影響也不相同；經(jīng)電子束照射后的樣品表面硬度及