热作模具钢表面TiAlN渗渡复合层的性能研究.docx

热作模具钢表面TiAlN渗渡复合层的性能研究
热作模具钢表面TiAlN渗透复合层的性能研究
引言：
热作模具钢是用于生产高温或高压的金属或塑料制品的模具，具有高耐磨性、高耐腐蚀性和高温强度。但在使用过程中，模具表面容易受到氧化、磨损和腐蚀的影响，降低了模具的使用寿命和效率。因此，针对热作模具钢表面的腐蚀和磨损，需要进行表面处理，以提高模具的使用寿命和效率。
TiAlN薄膜是一种高性能的镀层，具有很高的硬度、耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性和化学稳定性，非常适合用于表面处理。同时，TiAlN渗透复合层是一种通过渗透将TiAlN镀层与基材形成复合层的表面处理技术，可以形成一个均一的薄膜，表面性能非常优良。因此，本文采用TiAlN渗透复合层技术对热作模具钢进行表面处理，并研究了此处理方法对热作模具钢表面性能的影响。
实验方法：
1.样品制备：选取标准热作模具钢作为基材，并采用机械打磨和超声波清洗等步骤进行表面处理。
2.表面处理：预处理：在真空中进行退火、合金化和预膜处理，以消除基材表面氧化、清洗污染物和增强TiAlN与基材间的结合力。渗透处理：在真空中进行渗透处理，使TiAlN自发形成渗透复合层。
3.测量表面性能：使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、硬度仪和摩擦磨损试验机等设备进行表面形貌、结构和力学性能的测试和分析。
实验结果分析：
1.表面形貌：SEM测试结果显示，经过表面处理后，热作模具钢表面光滑、致密，无明显氧化、沉淀或腐蚀现象。TiAlN渗透复合层均一、致密，颗粒分布均匀。
2.表面结构：XRD测试结果显示，热作模具钢表面形成了TiAlN渗透复合层。复合层与基材之间没有明显的界面层，形成了一个完整的复合结构。
3.力学性能：硬度测试结果显示，经过表面处理后，热作模具钢的硬度约为80~90HRC，比未处理的要高。摩擦磨损试验结果显示，经过表面处理后，热作模具钢的摩擦系数和磨损量都比未处理的要低。
结论：
本文采用TiAlN渗透复合层技术对热作模具钢进行表面处理，研究表明，该处理方法可以显著提高热作模具钢的表面性能，包括硬度、抗磨损性和耐腐蚀性。这是因为TiAlN薄膜具有较高的硬度和化学稳定性，能够有效防止模具表面的氧化和磨损等现象。渗透复合层的均匀性和致密性也能够增强复合层与基材之间的结合力和稳定性，提高了模具表面的效率和寿命。因此，TiAlN渗透复合层技术在热作模具钢表面处理中具有很大的应用前景。