1. 研究目的与意义（文献综述）

h13钢是最具有代表性且使用最广泛的热作模具钢，具有良好的红硬性、较高的韧性和优良抗热疲劳性能等，被国内外广泛采用来制造热锻模具、有色金属压铸模具和热挤压模具等。h13钢的主要特性^[1]有：（1）具有高淬透性和高韧性；（2）优良抗热裂能力，工作场合可以水冷；（3）具有中等耐磨损能力，可采用渗碳体或渗氮工艺提高其表面硬度，但可能会降低抗热裂能力；（4）因含碳量低，回火中二次硬化能力较差；（5）较高温度下具有抗软化能力，但工作温度高于540℃（1000℉）时，其硬度会迅速下降；（6）热处理变形小；（7）良好的切削加工性能；（8）中等抗脱碳能力。h13热作模具钢在工作条件下承受着很大的冲击力，模腔和高温金属接触后，模具本身温度300℃~400℃，局部可达500℃~700℃，有的甚至高达1000℃左右，还要经受反复的加热和冷却。在时冷时热循环下，模具的工作表面容易产生热疲劳裂纹，另外炽热金属被强制变形时，与模具型腔表面摩擦，模具极易磨损并且硬度降低。^[2]因此，如何改善h13热作模具钢性能，提高模具使用寿命成为一个亟需解决的问题。

相关的研究结果^[3]表明h13热作模具钢的主要失效形式为热疲劳和高温磨损。由于模具的失效多从表面开始，采用表面工程技术对模具表面进行涂覆处理，不仅能够提高模具表面耐磨性、耐热性及其他特殊优良性能，而且能够使模具内部保持足够的强韧性，这对于改善模具的综合性能、节约合金元素、大幅度降低生产成本、延长模具生命周期、充分发挥材料的性能具有重要的意义。

gh2135是国产铁镍基高温合金，高温性能突出，且成分与模具钢基体类似。高温合金的屈服强度一般随温度升高而不断明显降低，而gh2135合金的屈服强度随温度升高不但不降低，反而有所增加，直到 750 ℃才开始缓慢降低。用 gh2135 合金制作热作模具覆层的优越性非常大。因为热作模具，包括锻锤砧子等，在工作过程中温度愈来愈高，一般模具材料会因其屈服强度严重下降而出现凹陷；而gh2135合金与此相反，工作温度越高，屈服强度反常增加，不会出现一般模具材料所产生的严重变形现象。^[4]

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

材料制备：gh2135合金粉末通过微束等离子熔覆形成的熔覆样品；

材料表征：分析等离子熔覆样品的显微组织、hm硬度；epma、高倍bse、sem电子像，分析测试覆层成分、显微结构和物相成分；对样品进行热疲劳性能测试、高温氧化实验。

3. 研究计划与安排

第1-3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定试验设计方案，完成开题报告。

第4-7周：按照设计方案，制备gh2135微束等离子熔覆样品。；了解gh2135粉末成分以及熔覆金属的组织成分。 制备金相试样，进行金相组织的初步分析，研究分析显微组织、hm硬度；epma高倍bse、sem电子像，分析测试覆层成分、显微结构和物相成分。

第8-12周：热疲劳样品制备，进行热疲劳实验、高温氧化实验，对试验后的样品进行组织微观测试，对样品疲劳性能进行分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]潘晓华，朱祖昌。h13热作模具钢的化学成分及其改进和发展的研究[j].模具制造，2006,4:78-84