RE++N+注入对压铸模具表面性能影响

将Ce-La离子和氮离子注入到压铸模和H13钢试样中.研究发现这种方法能提高H13钢试样表层的纳米硬度,50 nm深度处的纳米硬度从13.37 GPa提高到16.60 GPa,在350 nm深度附近存在一层相对较弱的原子结合层,注入层的弹性模量与硬度偏离直线关系;能提高注入层的高温抗氧化能力.在较低放大倍数下,用SEM未能观测到注入与非注入之间的微区形貌区别.进一步用XPS分析注入层成分,发现稀土Ce+的结合能为881.7eV和885.1eV;La+的结合能为834.3eV,836.2eV和837.7 eV,表明离子注入生成了新的未知铈化物、镧化物.     

CeLa+N与AlCeLa+N离子注入对H13钢表面性能的影响

研究了CeLa＋N和AICeLa＋N注入到H13钢表面后其表面性能的变化。纳米硬度分析表明,CeLa＋N的注入使H13钢表层纳米硬度从13.37GPa增加至15.51GPa;而注入AlCeLa＋N离子可使H13钢表层纳米硬度增至20.42GPa。进一步用X光电子能谱仪分析,发现注入CeLa＋N的H13钢试样存在2种铈化物,3种镧化物,3种氮化物;注AlCeLa＋N的H13钢试样存在2种铈化物,2种镧化物,2种氮化物。由于Ce、La的峰位发生了位移,预示着有新的铈化物、镧化物生成,有待进一步探讨。     

Ti离子注入H13钢表面改性研究

利用MEVVA源强流离子注入机将Ti离子注入到H13钢表面,注入剂量和离子能量分别为0.5×1017~5.0×1017ions/cm2和105keV。利用TR IM2003程序模拟计算饱和注入剂量;通过显微硬度仪、磨损试验机、电化学测试系统和扫描电镜测试了注入前后H13钢的表面硬度、磨损性能、摩擦系数和耐蚀性。利用SEM、AES、XPS和EDX等分析手段对注入前后的材料表面形貌、注入元素的化学价态及浓度分布等进行分析。借助XPS考察了注入表面层钛元素的化学状态。结果表明,Ti离子注入显著提高了H13钢的表面硬度、耐磨性和耐蚀性,减轻了磨粒磨损;减轻了表面层铁元素的氧化。通过所测主要性能可知,利用钛离子注入改善H13钢较为经济有效的注入参数分别为1.0×1017ions/cm2和105keV。     

热处理工艺对H13钢组织与性能的影响

通过硬度和金相分析,研究了热处理工艺对模具材料H13钢(4Cr5MoSiV1)的组织与力学性能的影响,并分析了热处理后的试样缺陷。结果表明,H13钢经1050℃×200s (560￣600)℃×2h回火,可使其硬度达到较佳的使用范围(48￣52HRC);采用同样的回火工艺进行二次回火后,其组织更加稳定和均匀,且硬度适中。     

微量Nb对H13钢性能的影响

研究了微量铌对AISI H13钢的力学性能、热稳定性能、回火稳定性、抗高温氧化性及抗冷热疲劳性的影响。结果表明，在H13钢中添加0．01％(质量分数，下同)的铌对力学性能没有明显改善，但热稳定性、回火稳定性和抗高温氧化能力明显提高。运用计算机图像处理技术对比研究两种材料的热疲劳裂纹变化规律显示，含微量铌的H13钢的热疲劳抗力明显比不含铌的H13钢要高，即微量铌的添加显著提高了抗热疲劳性能。     

表面脱碳层对H13钢热疲劳性能的影响

主要研究了在自约束条件下,表面脱碳层对H13钢热疲劳性能的影响.结果显示,含脱碳层试样表面开裂严重,表层硬度急剧下降,热疲劳损伤因子大大高于半脱碳和无脱碳的试样.说明脱碳造成材料表层含碳量减少,强度降低,使热疲劳时产生的交变热应力超过材料的屈服强度,引起往复塑性变形,逐渐造成损伤累积,从而导致钢的热疲劳强度下降.     

H13钢的表面处理技术

研究了H13钢的预先热处理工艺和离子渗氮工艺。结果表明，H13适宜的 预先热处理为1060℃淬火＋580℃回火，在550℃离子渗氮10h，表面硬度达920HV0．1，渗氮层深0．41mm。     

基于SLM技术对H13钢性能的研究

基于SLM技术,探究激光功率、扫描速度、铺粉厚度3个工艺参数对H13钢成型性能的影响程度,采用L9(33)的正交试验方案,并对试验数据进行极差、方差分析以及相关性检验,得到了工艺参数对尺寸精度、硬度、表面粗糙度、冲击韧性以及在同权重情况下试样综合性能的影响。试验结果表明,铺粉厚度对硬度、尺寸精度、综合性能的影响最大;扫描速度对表面粗糙度、冲击韧性影响最大;激光功率对表面粗糙度、尺寸精度、综合性能的影响介于二者之间,对硬度、冲击韧性的影响程度最小;铺粉厚度与尺寸精度、综合性能有较强的负线性关系。     

H13钢表面脉冲等离子爆炸改性组织及性能的研究

利用脉冲等离子爆炸工艺对H13钢进行表面改性处理,通过OM、SEM和EDS分析了材料改性后的显微组织、断口形貌和元素分布,采用努氏硬度计测试了截面的显微硬度分布,并对其改性机制和工艺参数影响进行了分析和讨论。结果表明,脉冲等离子爆炸工艺可在H13钢表面形成厚度均匀,组织致密,高硬度的改性层;改性层由柱状晶区和细晶区组成,表层产生了离子注入现象,硬度呈现先上升后下降的趋势。脉冲等离子爆炸工艺能量越高,改性层越厚,晶粒尺寸越细,硬度越高。     

Low Temperature Plasma Nitriding of H13 Steel for Improved Surface Hardness

AISI H13 steel samples were plasma nitrided to improve their surface hardness using a locally developed combined reactor.Pre-ionized RFICP plasma was employed in combination with DC glow discharge and thermal emission source to achieve the nitride precipitates in iron-matrix under low sample temperature.Thick nitride layers over 150 microns could be realized with low RF power of 100 W under the processing time between 1-20 h and low sample temperature of 300℃.The gas mixtures of H2 and N2 were utilized while the processing pressure and the DC bias to the sample were maintained at 0.5 torr and 300 V,respectively.Scanning electron microscope(SEM),energy dispersive X-ray spectroscopy(EDS),glancing incident angle X-ray diffractometer(GIXD)and Vickers hardness test were employed to characterize the properties of sample surfaces.Significant increases of surface hardness to over 1,000 HV were observed after treatment.     

C+Cr离子注入对硬质合金的表面改性

应用金属蒸汽真空弧离子源技术,在硬质合金表面进行了几种不同剂量的C+Cr离子注入,旨在研究其表面改性的情况。结果表明:在试样的表面结构方面,应用X射线衍射、拉曼光谱以及金相显微观察等测试手段,发现有C、Cr、Cr3C2等新相生成,此外C+Cr离子注入还对表面形成类金刚石结构有抑制作用;在试样的表面性能方面,发现注入后的表面硬度、摩擦系数、防腐蚀能力得到了明显的增强。分析认为,注入后的硬质合金表面改性不仅受到新相生成的影响,而且同时也与注入本身的机制有关。     

表面改性技术在H13钢上的应用

H13钢由于具有较高的淬透性和淬硬性,是1种重要的工业用钢,主要用于制造各种热作模具.热作模具在使用过程中,由于表面受到各种物理、化学等作用,其使用寿命较低.着重介绍了几种有利于提高H13钢模具寿命的表面改性技术.可以认为:多元共渗、复合处理及等离子体源离子注入技术均是改善H13钢模具表面性能的有效方法,而激光表面改性技术由于工艺过程中影响因素太多,设备费用昂贵,处理工件形状简单,其应用受到一定限制.     

H13钢经不同表面处理后的静态抗铝热熔损性能比较

将经过蒸汽氧化、离子渗氮和渗硼等不同表面处理的H13钢试样浸入铝液进行静态熔损试验，探索并建立了一套熔损评定方法一即用试样质量损失的方法评定熔损情况。对铁铝界面进行了显微观察和能谱分析。结果表明，在相同试验条件下熔损后，铁铝界面组织颜色自深至浅依次为：深色的H13钢基体、深灰色致密金属问化合物层、浅灰色致密金属问化合物层、含游离金属间化合物的铝层以及附着的铝。离子渗氮试样和渗硼试样的热熔质量损失要比氧化试样更少，显示了更好的热熔损抗力。     

H13钢表面激光熔覆NiFeBSi-Si3N4合金的组织及腐蚀性能

利用连续波CO2激光器分别在H13钢表面激光熔覆NiFeBSi-Si3N4和NiFeBSi合金,考察了Si3N4对NiFeBSi合金组织及腐蚀性能的影响。采用光学显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪及动电位极化技术对熔覆层的组织及腐蚀性能进行研究。结果表明,NiFeBSi-Si3N4合金激光熔覆层与H13钢基体形成了良好的冶金结合,改性层呈细密的枝晶状组织,无孔洞裂纹等缺陷。与NiFeBSi合金相比,NiFeBSi—Si3N4合金激光改性层在工业用脱膜剂介质中腐蚀电位正移,腐蚀电流密度下降,抗孔蚀能力提高。     

材料的等离子体基离子注入表面改性

简要总结了哈工大近10年来在材料的等离子体基离子注入表面改性方面的工作,包括铝合金、钛合金、轴承钢的等离子体基离子注入,等离子体基离子注入混合,以及等离子体基离子注入的工业应用等。     

H13钢模具的表面强化技术

研究了低温化学热处理、高能束流表面处理等对H13钢表面性能及其模具寿命的影响。低温化学热处理主要介绍了离子渗氨、N-C共渗、N-C-V共渗、O-S-N共渗、S-N-C共渗、多元共渗表面强化技术，并指出了有利于提高H13钢热作模具寿命的较佳工艺参数；高能束流表面处理主要介绍了激光表面处理、高能束表面合金化及离子注入表面改性处理等技术及其最新进展。     

等离子浸没式注入表面改性

采用新型的离子注入技术－离等子体浸没式离子注入对４５钢进行了氮离子注入,测定了注入层的氮浓度俄歇剖面会布,显微硬度和摩擦性能,对磨损表面进行了扫描电镜分析。结果表明,采用等离子浸没式离子注入技术能够获得钢表改性效果。