本文關(guān)鍵詞：新型粘結(jié)相板狀WC晶粒硬質(zhì)合金的制備

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【摘要】：板狀WC晶粒硬質(zhì)合金具備比普通硬質(zhì)合金更高的硬度和韌性,而新型粘結(jié)相硬質(zhì)合金具備比普通硬質(zhì)合金更低的成本。因此,新型粘結(jié)相板狀WC晶粒硬質(zhì)合金作為傳統(tǒng)硬質(zhì)合金的替代材料,有著極其廣闊的應(yīng)用前景。本文采用真空燒結(jié)方法制備了板狀WC晶粒硬質(zhì)合金,通過改善粘結(jié)相成分的方式改善了板狀WC晶粒硬質(zhì)合金的力學(xué)性能,并探索了機(jī)械合金化制備WC粉體的方式對板狀WC晶粒硬質(zhì)合金的影響。采用X射線衍射儀、掃描電鏡、能譜儀、熱分析儀等研究了新型粘結(jié)相板狀WC晶粒硬質(zhì)合金成分、制備工藝、顯微組織、力學(xué)性能之間的關(guān)系。首先研究了板狀WC晶粒硬質(zhì)合金在燒結(jié)過程中的相變與顯微組織的轉(zhuǎn)變,研究了燒結(jié)工藝對材料的影響規(guī)律,結(jié)果表明:在真空燒結(jié)過程中隨著真空燒結(jié)溫度的增大及保溫時(shí)間的延長,硬質(zhì)相顆粒均不斷長大,顆粒長厚比呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢;隨著升溫速率的下降,顆粒長厚比逐漸提高。當(dāng)燒結(jié)溫度為1400℃、保溫時(shí)間為60min、升溫速率為2℃/min時(shí),其綜合力學(xué)性能最優(yōu),硬度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性分別為:91.3HRA、2676MPa、31.4MPa?m1/2。研究了粘結(jié)相成分中的Ni與Co的相對比例、Fe含量及Cr含量對材料的影響規(guī)律,結(jié)果表明:當(dāng)Ni/Co比為3/7及5/5時(shí),硬質(zhì)合金硬質(zhì)相顆粒尺寸較小,長厚比較大,力學(xué)性能較好;當(dāng)Ni/Co比增大到7/3及10/0時(shí),硬質(zhì)相顆粒粗化長厚比降低,力學(xué)性能下降。當(dāng)Ni/Co比為5/5時(shí),硬質(zhì)合金的綜合力學(xué)性能最優(yōu),其抗彎強(qiáng)度、硬度和斷裂韌性分別為:2448MPa、90.0HRA、21.2 MPa?m1/2。隨著粘結(jié)相中Fe含量的增加,硬質(zhì)相顆粒尺寸持續(xù)增大,顆粒長厚比在Fe/(Fe+Ni+Co)比小于0.2時(shí)較大,當(dāng)Fe/(Fe+Ni+Co)比達(dá)到0.5時(shí)明顯降低。其硬度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性均呈現(xiàn)先增大后減少的趨勢,當(dāng)Fe/(Fe+Ni+Co)比為0.05時(shí)綜合力學(xué)性能最優(yōu),其硬度、抗彎強(qiáng)度、斷裂韌性分別為90.6HRA、2497MPa、26.7MPa?m1/2。當(dāng)Cr/(Cr+Ni+Co)比為0.05時(shí),其力學(xué)性能與不加Cr的硬質(zhì)合金最終燒結(jié)體變化不大,而當(dāng)Cr/(Cr+Ni+Co)比達(dá)到0.1時(shí),對力學(xué)性能造成了明顯的損害。最后研究了W-C體系機(jī)械合金化過程及球磨過程中的球磨時(shí)間對混合粉末的影響。當(dāng)球磨時(shí)間為96h時(shí),成功的實(shí)現(xiàn)了WC的合成。其中在球磨的中期(12h~24h)及后期(48h~96h)的顆粒尺寸明顯下降。研究了以機(jī)械合金化方式制備WC粉體經(jīng)模壓成型與燒結(jié)對材料的影響規(guī)律,結(jié)果表明:其硬質(zhì)相顆粒顯微組織也有一定程度的細(xì)化,但組織分布并不均勻,硬度基本保持不變,抗彎強(qiáng)度有所下降,斷裂韌性有一定的提高。
【關(guān)鍵詞】：板狀WC晶粒硬質(zhì)合金 新型粘結(jié)相 顯微組織 力學(xué)性能 機(jī)械合金化
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TG135.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 引言13
• 1.2 板狀WC晶粒硬質(zhì)合金的發(fā)展概況13-17
• 1.2.1 板狀WC晶粒硬質(zhì)合金的特點(diǎn)13-14
• 1.2.2 板狀WC晶粒硬質(zhì)合金的發(fā)展14-15
• 1.2.3 板狀WC晶粒硬質(zhì)合金的應(yīng)用15-17
• 1.3 板狀WC晶粒硬質(zhì)合金制備技術(shù)研究進(jìn)展17-19
• 1.3.1 利用燒結(jié)過程中WC粉末的異常晶粒長大17
• 1.3.2 利用合成WC孿晶來制備板狀WC晶粒17-18
• 1.3.3 以“W +石墨+Co”混合粉為原料制備18-19
• 1.3.4 以“CoxWyCz化合物+C”混合粉為原料制備19
• 1.4 新型粘結(jié)相硬質(zhì)合金的研究現(xiàn)狀19-24
• 1.4.1 鎳基粘結(jié)金屬19-21
• 1.4.2 鐵基粘結(jié)金屬21-23
• 1.4.3 金屬間化合物23-24
• 1.5 本文研究目的和意義24-25
• 1.6 本文技術(shù)路線25-26
• 第二章 試驗(yàn)材料的制備及表征26-31
• 2.1 引言26
• 2.2 實(shí)驗(yàn)材料的成分設(shè)計(jì)26-28
• 2.3 實(shí)驗(yàn)材料的制備流程28
• 2.3.1 硬質(zhì)合金的制備工藝流程28
• 2.3.2 真空燒結(jié)工藝28
• 2.4 實(shí)驗(yàn)材料的測試與分析28-31
• 2.4.1 差熱分析28
• 2.4.2 物相分析28-29
• 2.4.3 顯微組織形貌及成分分析29
• 2.4.4 力學(xué)性能測試29-30
• 2.4.5 硬質(zhì)相平均晶粒尺寸、長厚比及平均鄰接度的統(tǒng)計(jì)30-31
• 第三章 板狀WC晶粒硬質(zhì)合金真空燒結(jié)工藝研究31-49
• 3.1 引言31
• 3.2 試驗(yàn)方法31
• 3.3 硬質(zhì)合金燒結(jié)過程中的相變31-34
• 3.3.1 真空燒結(jié)過程中的物相分析31-33
• 3.3.2 真空燒結(jié)過程中的熱分析33-34
• 3.4 液相燒結(jié)溫度對硬質(zhì)合金顯微組織及力學(xué)性能的影響34-38
• 3.4.1 燒結(jié)溫度對硬質(zhì)合金顯微組織的影響34-37
• 3.4.2 燒結(jié)溫度對硬質(zhì)合金力學(xué)性能的影響37-38
• 3.5 液相燒結(jié)保溫時(shí)間對硬質(zhì)合金顯微組織及力學(xué)性能的影響38-42
• 3.5.1 保溫時(shí)間對硬質(zhì)合金顯微組織的影響38-41
• 3.5.2 保溫時(shí)間對硬質(zhì)合金力學(xué)性能的影響41-42
• 3.6 固相燒結(jié)階段升溫速率對硬質(zhì)合金顯微組織及力學(xué)性能的影響42-47
• 3.6.1 固相燒結(jié)升溫速率對硬質(zhì)合金顯微組織的影響42-45
• 3.6.2 固相燒結(jié)升溫速率對硬質(zhì)合金力學(xué)性能的影響45-47
• 3.7 板狀WC晶粒硬質(zhì)合金真空燒結(jié)工藝的確定47-48
• 3.8 本章小結(jié)48-49
• 第四章 粘結(jié)相成分對板狀WC晶粒硬質(zhì)合金組織和性能的影響49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 試驗(yàn)方法49
• 4.3 粘結(jié)相中的Ni/Co比對板狀WC晶粒硬質(zhì)合金組織與性能的影響49-53
• 4.3.1 Ni/Co比對硬質(zhì)合金相成分的影響49-50
• 4.3.2 Ni/Co比對硬質(zhì)合金顯微組織的影響50-52
• 4.3.3 Ni/Co比對硬質(zhì)合金力學(xué)性能的影響52-53
• 4.4 粘結(jié)相中的Fe含量對板狀WC晶粒硬質(zhì)合金組織與性能的影響53-57
• 4.4.1 Fe含量對硬質(zhì)合金相成分的影響53-54
• 4.4.2 Fe含量對硬質(zhì)合金顯微組織的影響54-55
• 4.4.3 Fe含量對硬質(zhì)合金力學(xué)性能的影響55-57
• 4.5 粘結(jié)相中的Cr含量對板狀WC晶粒硬質(zhì)合金組織與性能的影響57-60
• 4.5.1 Cr含量對硬質(zhì)合金相成分的影響57-58
• 4.5.2 Cr含量對硬質(zhì)合金顯微組織的影響58-59
• 4.5.3 Cr含量對硬質(zhì)合金力學(xué)性能的影響59-60
• 4.6 本章小結(jié)60-61
• 第五章 機(jī)械合金化工藝對板狀WC晶粒硬質(zhì)合金組織和性能的影響61-70
• 5.1 引言61
• 5.2 試驗(yàn)方法61-62
• 5.3 W-C系的機(jī)械合金化62-65
• 5.3.1 W-C系機(jī)械合金化過程中的物相變化62-64
• 5.3.2 W-C系機(jī)械合金化過程中的顯微組織變化64-65
• 5.4 機(jī)械合金化方式制備WC粉體工藝對合金組織和性能的影響65-69
• 5.4.1 機(jī)械合金化制備WC粉體工藝對硬質(zhì)合金顯微組織的影響65-67
• 5.4.2 機(jī)械合金化制備WC粉體工藝對硬質(zhì)合金力學(xué)性能的影響67-68
• 5.4.3 機(jī)械合金化制備WC粉體工藝對硬質(zhì)合金斷口形貌的影響68-69
• 5.5 本章小結(jié)69-70
• 第六章 全文總結(jié)與展望70-73
• 6.1 全文主要結(jié)論70-71
• 6.2 全文創(chuàng)新之處71
• 6.3 展望71-73
• 參考文獻(xiàn)73-80
• 致謝80-81
• 碩士期間取得的科研成果81

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：915481