【摘要】：TiC基高錳鋼結(jié)合金塊作為一種優(yōu)異的耐磨、抗磨材料,常用在耐磨件關(guān)鍵部位來(lái)提高其使用性能和壽命,已經(jīng)成為高性能耐磨件生產(chǎn)的一個(gè)重要發(fā)展方向。實(shí)際使用過(guò)程表明,目前所用的鋼結(jié)合金耐磨塊表現(xiàn)出較大的脆性,使用中容易發(fā)生碎裂和脫落等現(xiàn)象,其耐磨性能已經(jīng)達(dá)到一個(gè)平衡點(diǎn),進(jìn)一步提高其綜合力學(xué)性能成為迫切的實(shí)際需要。本文以硬質(zhì)相TiC的粒度為出發(fā)點(diǎn),探索通過(guò)硬質(zhì)相粗晶�；瘉�(lái)解決存在的問(wèn)題,并系統(tǒng)研究了其制備工藝和合金性能。在探索球磨工藝對(duì)合金性能與組織的影響方面,本實(shí)驗(yàn)采用滾動(dòng)球磨的方式,分別對(duì)原料TiC干磨和合金混合粉末濕磨進(jìn)行了工藝研究,并對(duì)燒結(jié)合金的顯微組織和力學(xué)性能進(jìn)行了分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:1)TiC為典型的脆性硬質(zhì)材料,在其他干磨參數(shù)一定的情況下,隨著干磨時(shí)間的延長(zhǎng),大塊TiC顆粒被快速破碎細(xì)化,干磨初期主要以體積破碎為細(xì)化機(jī)制,干磨后期主要以表面破碎為細(xì)化機(jī)制,經(jīng)試驗(yàn)得到最佳的干磨時(shí)間為3h,干磨后的TiC粉末D50約為8μm;2)在合金混合料的濕磨中,為了避免粗顆粒TiC原料過(guò)度細(xì)化,應(yīng)將濕磨轉(zhuǎn)速降低至0.65n臨界,以實(shí)現(xiàn)混合為主、破碎為次的目的;隨著濕磨時(shí)間的延長(zhǎng),燒結(jié)后合金組織中的孔隙越來(lái)越少,硬質(zhì)相在基體中的分布越來(lái)越均勻,相對(duì)應(yīng)的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性、硬度等力學(xué)性能迅速提高,經(jīng)試驗(yàn)得到最佳的濕磨時(shí)間為21h,此時(shí)合金的抗彎強(qiáng)度為1481MPa,沖擊韌性為2.64J/cm2,洛氏硬度為65HRC。在混合料的壓坯成型及質(zhì)量控制、真空燒結(jié)以及后續(xù)水韌處理等基礎(chǔ)研究方面,本文首先選用SBS為成型劑,研究混合料的壓制曲線,探究了壓坯對(duì)燒結(jié)合金質(zhì)量與性能的影響;研究了燒結(jié)爐內(nèi)氣氛壓強(qiáng)變化規(guī)律與機(jī)理,分析了其對(duì)合金性能與組織的影響;通過(guò)進(jìn)行1050℃水韌處理,探索水韌處理對(duì)粗晶TiC基高錳鋼結(jié)合金的作用規(guī)律。研究發(fā)現(xiàn):1)在模壓成型過(guò)程中,壓制壓力通過(guò)影響壓坯密度及壓坯質(zhì)量間接影響合金最終的燒結(jié)態(tài)密度及洛氏硬度;隨著壓制壓力的升高,壓坯密度不斷變大,相對(duì)應(yīng)的樣品密度及洛氏硬度也變大,但當(dāng)壓制壓力超過(guò)300MPa后,樣品的密度及洛氏硬度趨向穩(wěn)定,密度在6.05g/cm3左右,洛氏硬度在65HRC左右;2)在真空燒結(jié)過(guò)程中,爐內(nèi)氣氛壓強(qiáng)出現(xiàn)三次峰值,分別對(duì)應(yīng)成型劑的裂解揮發(fā)、金屬氧化物的還原和液相燒結(jié)階段金屬M(fèi)n揮發(fā);降低第一和第二次壓強(qiáng)峰值,利于盡快排除有害氣體,適當(dāng)提高第三次爐內(nèi)氣氛壓強(qiáng),可避免基體金屬成分揮發(fā),有益于獲得優(yōu)質(zhì)燒結(jié)制品;3)水韌處理使合金基體的過(guò)飽和度增加,基體奧氏體的XRD衍射峰發(fā)生寬化和矮化現(xiàn)象,同時(shí),水韌處理有效促進(jìn)了TiC顆粒與粘結(jié)相在相界面周圍的成分分布均勻性,有利于改善合金的綜合力學(xué)性能。沖擊磨料磨損性能對(duì)比研究發(fā)現(xiàn):1)隨著沖擊載荷的逐步提高,粗晶粒TiC基高錳鋼結(jié)合金的耐磨料磨損性能表現(xiàn)出先減小后增大的趨勢(shì),高沖擊載荷的耐磨料磨損性能優(yōu)于低沖擊載荷;在2J/cm2沖擊載荷下的耐磨性能最差,而在4J/cm2沖擊載荷下的耐磨性能最佳;2)相對(duì)于普通晶粒TiC基鋼結(jié)合金,粗晶粒鋼結(jié)合金在抗沖擊磨料磨損性能上具有明顯的優(yōu)勢(shì),尤其在高沖擊載荷下,耐磨性能可提高80%;而相比于低壓燒結(jié)普通晶粒鋼結(jié)合金,其耐磨性能可提高50%;3)機(jī)理分析發(fā)現(xiàn)粗晶鋼結(jié)合金的沖擊磨料磨損類型包括鑿削式磨料磨損、碾碎性磨料磨損、擦傷式磨料磨損,同時(shí)也有一定程度的疲勞磨損,對(duì)于不同沖擊載荷下的磨損,四種磨損類型所占的比例有所不同。
【圖文】：

譜分析NTA 200 型環(huán)境掃描電鏡(SEM)對(duì)水韌處理，，并利用該電鏡自帶能譜分析儀對(duì)燒結(jié)樣實(shí)驗(yàn)驗(yàn)在 MLD-10 型動(dòng)載磨料磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)驗(yàn)中試驗(yàn)機(jī)工作參數(shù)如下：沖錘重量為 10J、3J 和 4J；上試樣為本實(shí)驗(yàn)中制備的三種m×10mm×30mm；下試樣為試驗(yàn)機(jī)自帶試徑為 50mm，選材為 GCr15，經(jīng)過(guò) 840℃油驗(yàn)?zāi)チ线x用棕剛玉，洛氏硬度在 80HRC 以上以 200r/min 的速度旋轉(zhuǎn)，上試樣以 200 次/ 200ml/min 的流量流入上下試樣之間。上圖 2.2 抗彎強(qiáng)度測(cè)試示意圖

粗晶 TiC 基高錳鋼結(jié)硬質(zhì)合金的制備與性能研究醇清洗干凈并干燥，在精度為 0.1mg 的 FA1004 型電子分樣的總磨損時(shí)間為 60min，每隔 10min 取下試樣進(jìn)行稱重
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG135.5

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2576084