[01031472]热作模具材料激光处理关键技术研究

1.课题来源与背景：大量的摩擦学和仿生学相关研究和实践已经表明，具有一定非光滑形状的表面往往较光滑表面具有更好的耐磨性能。以往对模具材料耐磨性方面的研究一般都是局限于研究新型抗磨材料，而没能将生物的这种优异的特点应用到金属材料表面上来。通过对某些生物的研究发现，其在生活和运动过程中表现的较好的耐磨性主要是其具有的非光滑体表造成的。也已有研究结果表明将金属材料设计成粗糙表面可以大大提高材料的耐磨性。因此将这种仿生非光滑理论应用到模具钢材料表面上，可望解决模具易磨损的问题。2.详细科学技术内容：(1)通过对生物体表的研究，将生物非光滑现象应用到金属材料表面上，设计各种非光滑形态和非光滑单元体分布间隔，制备各种非光滑表面试样，研究具有不同形态和分布间隔非光滑试样的磨损性能。(2)详细研究各激光加工参数下非光滑试样上的非光滑单元体的显微组织特征、显微硬度变化、单元体特征值大小及具有非光滑特征试样的磨损性能。(3)并初步探讨非光滑试样磨损性能改变机理，优化激光参数，选择适当的非光滑形态及分布，为模具等昂贵机械部件的性能、寿命、效益的提高，提供实验和理论支持，为大型部件的仿生设计奠定理论基础。3.技术创造性先进性：(1)首次将生物体表面的低能量非光滑表面形态应用到金属材料表面，制备出适宜于在模具表面加工的非光滑单元体的形态和间隔。(2)模具钢材料经激光非光滑处理后，获得非光滑表面材料，使新型模具材料具有更好的抗磨损性能，开创提高该种部件使用寿命的新途径，具有原创性。(3)对仿生非光滑表面材料耐磨机理研究和生产试验进行初步研究,填补了仿生理论和实践在该方面研究的空白，具有高的科学价值和社会价值。4.应用情况：该项目研究成果已在几家工厂试验并应用，效果显著。长春宝晟汽车零部件有限公司(原一东离合器)铸造分厂、东方压铸有限公司是专门生产汽车铝合金压铸件的专业厂，每年消耗几十套压铸模具，模具费用近3000万元。此种仿生非光滑模具设计完成后，可扩展到其他领域。应用到模具上将使模具具有成本较低，使用性能和服役寿命明显提高的高性价比，对生产方使用方都能产生明显的效益，生产方可在节约材料降低成本的同时，因性能提高而使售价有所提高，增加利润空间，预计市场需求广阔。项目研发地地处东北老工业基地中心城市-长春，有雄厚的加工制造业背景，使用模具数量巨大，仅每年用于汽车零部件的生产消耗的模具费用达几十亿元。