超高釩鈮粉末冶金高速鋼的強化機理與固相焊接工藝研究
發(fā)布時間：2021-08-07 15:19
粉末冶金高速鋼（簡稱為粉末高速鋼）作為機械加工中切削、切割工具的主要用材擁有著五十多年的歷史,從采用大型中間鋼包的氣霧化-熱等靜壓的第一代粉末高速鋼到如今生產(chǎn)工藝多樣化、組元多樣化的第三代粉末高速鋼,粉末高速鋼逐漸完成了鋼液成分的優(yōu)化控制、霧化粉末性能的提升和各階段生產(chǎn)設備的改良與升級;隨后科研工作者針對工業(yè)化的需求,延伸至對材料高合金甚至超合金化的探索,著重于獲得更佳的組織及性能;至此,更優(yōu)合金化方案及更高性能的粉末高速鋼層出不窮,也逐步發(fā)展成21世紀極具潛力與發(fā)展的刀具材料。本研究打破傳統(tǒng)熔煉、霧化等工藝對合金元素加入的限制,通過DFT直接制備工藝引入超高含量釩鈮進行復合強化,并從材料制備和強化兩大關鍵過程進行研究,包括超高合金的固相燒結致密化、釩鈮復合強化機理與成分優(yōu)化、超高合金粉末高速鋼強韌化等,逐步建立和完善超高合金粉末高速鋼的致密化機制、超高釩鈮的作用機理與限度以及超高合金粉末高速鋼的強韌化工藝。其次,為降低高合金粉末高速鋼的使用成本,提高材料利用率,研究嘗試采用熱壓輔助擴散焊對ASP 60和W18Cr4V進行焊接以減少生產(chǎn)中粉末高速鋼的使用量。文章主要結論如下:1.采用D...
【文章來源】：湘潭大學湖南省
【文章頁數(shù)】：65 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
009-2017年中國刀具消費額（億元）[1]
湘潭大學碩士學位論文2圖1-22007、2013年度四大主流刀具材料的市場占比[4-7]Fig.1-2Marketshareofthefourmajorcuttingtoolmaterialsin2007and2013[4-7]表1-1各類主流刀具材料性能[4-7]Table1-1Materialpropertiesofvariousmainstreamtools[4-7]表1-2四大主流刀具材料特點及應用[4-7]Table1-2Featuresandapplicationsofthefourmajorcuttingtoolmaterials[4-7]
?金高速鋼消費占比高達15%，而中國則不足0.3%。相較于我國自1996年突破億噸大關并連續(xù)24年產(chǎn)量保持世界前列的粗鋼產(chǎn)量[8-10]，我國特鋼（尤其是高性能、合金工具鋼、高合金工具鋼）仍處于初級階段，其產(chǎn)量、質(zhì)量與應用都存在著巨大的鴻溝，然而特鋼作為工業(yè)化的基礎材料，其應用遍布各個行業(yè)，也決定了一個國家的高端加工及制造業(yè)的發(fā)展高度。因此發(fā)展高性能、高合金高速鋼及粉末冶金高速鋼（以下簡稱為粉末高速鋼）以填補國產(chǎn)特鋼產(chǎn)量、特鋼質(zhì)量的空缺，并提升生產(chǎn)制造水平，是當今“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的重中之重。圖1-3中、美各類高速鋼消費占比Fig.1-3Consumptionproportionofhigh-speedsteelinChinaandtheUnitedStates1.2高速鋼的發(fā)展歷史國際生產(chǎn)工程學會(CIRP)曾在報告中提出：“由于刀具材料的改進，刀具的允許切削速度每隔十年幾乎提高一倍�！眻D1-4為高速鋼的發(fā)展歷史，在這100年中，不斷有新的材料出現(xiàn)，原有的材料也不斷優(yōu)化。而對于高速鋼合金化方案的研究及生產(chǎn)設備及工藝的優(yōu)化升級卻是高速鋼發(fā)展亙古不變的主題。20世紀60年代后期，瑞典BSAMetalPowder公司宣布粉末冶金高速鋼制造工藝實驗成功[11]，并在1965年于美國Cruciblesteels公司進一步研發(fā)并形成小批量生產(chǎn)，但基于工藝及技術的不夠成熟[12]，以及推廣力度不足，其應用價值直到20世紀70年代才逐漸被發(fā)現(xiàn)，隨后瑞典、美國、日本等國家采用氣霧化-熱等靜壓工藝形成具有產(chǎn)業(yè)化的粉末冶金高速鋼生產(chǎn)線。至此，粉末高速鋼的發(fā)展乘上了高速列車，從20世紀70~80年代，美國Cruciblesteels及瑞典Stora公司采用電渣重熔（ESR）工藝制備出超出普通熔煉高速鋼2倍使用性能的第一代粉末冶金高速鋼。緊接著，各大廠商通過對鋼液純凈度的優(yōu)化以及生產(chǎn)設備的改進，于20世紀90年代形?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳含量對元素粉末法制備M2高速鋼組織與性能的影響[J]. 伍文燈,熊翔,劉如鐵,欒懷壯,郝彥榮. 粉末冶金材料科學與工程. 2019(03)
[2]AISI304/低碳鋼真空擴散焊接頭組織和性能[J]. 黃須強,王大偉,修世超. 東北大學學報(自然科學版). 2017(12)
[3]慣性摩擦焊接技術及其在航空工業(yè)領域的應用[J]. 耿培皓,秦國梁. 精密成形工程. 2017(05)
[4]淬火溫度對添加B4C的ASP30粉末冶金高速鋼組織及力學性能的影響[J]. 劉少峰,賀躍輝,張乾坤,黃曉琳,肖小華. 粉末冶金材料科學與工程. 2016(06)
[5]硬質(zhì)合金與鋼電子束焊接接頭組織及性能[J]. 陳國慶,張秉剛,吳振中,何俊,馮吉才. 焊接學報. 2013(06)
[6]高速切削刀具材料的發(fā)展應用研究[J]. 祝溪明. 機械設計與制造. 2012(11)
[7]世界粉末冶金高速鋼的研究和生產(chǎn)現(xiàn)狀[J]. 李響妹,盧軍,王琦,朱祖昌. 熱處理技術與裝備. 2011(05)
[8]硬質(zhì)合金刀具材料發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 陶國林,蔣顯全,黃靖. 金屬功能材料. 2011(03)
[9]Breakdown Behavior of Eutectic Carbide in High Speed Steel During Hot Compression[J]. ZHOU Bin,SHEN Yu,CHEN Jun,CUI Zhen-shan(National Engineering Research Center of Die and Mold CAD,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200030,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2011(01)
[10]超硬刀具材料的發(fā)展與應用[J]. 余東滿,高志華,李曉靜,王笛. 新技術新工藝. 2010(11)
碩士論文
[1]M32粉末高速鋼旋轉鍛造及熱處理工藝研究[D]. 馮養(yǎng)巨.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]鋼管徑向摩擦焊接工藝研究[D]. 張春波.機械科學研究總院 2012
[3]回火工藝對W6Mo5Cr4V2高速鋼扭轉性能影響研究[D]. 倪曉臣.武漢理工大學 2010
本文編號：3328041
【文章來源】：湘潭大學湖南省
【文章頁數(shù)】：65 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
009-2017年中國刀具消費額（億元）[1]
湘潭大學碩士學位論文2圖1-22007、2013年度四大主流刀具材料的市場占比[4-7]Fig.1-2Marketshareofthefourmajorcuttingtoolmaterialsin2007and2013[4-7]表1-1各類主流刀具材料性能[4-7]Table1-1Materialpropertiesofvariousmainstreamtools[4-7]表1-2四大主流刀具材料特點及應用[4-7]Table1-2Featuresandapplicationsofthefourmajorcuttingtoolmaterials[4-7]
?金高速鋼消費占比高達15%，而中國則不足0.3%。相較于我國自1996年突破億噸大關并連續(xù)24年產(chǎn)量保持世界前列的粗鋼產(chǎn)量[8-10]，我國特鋼（尤其是高性能、合金工具鋼、高合金工具鋼）仍處于初級階段，其產(chǎn)量、質(zhì)量與應用都存在著巨大的鴻溝，然而特鋼作為工業(yè)化的基礎材料，其應用遍布各個行業(yè)，也決定了一個國家的高端加工及制造業(yè)的發(fā)展高度。因此發(fā)展高性能、高合金高速鋼及粉末冶金高速鋼（以下簡稱為粉末高速鋼）以填補國產(chǎn)特鋼產(chǎn)量、特鋼質(zhì)量的空缺，并提升生產(chǎn)制造水平，是當今“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的重中之重。圖1-3中、美各類高速鋼消費占比Fig.1-3Consumptionproportionofhigh-speedsteelinChinaandtheUnitedStates1.2高速鋼的發(fā)展歷史國際生產(chǎn)工程學會(CIRP)曾在報告中提出：“由于刀具材料的改進，刀具的允許切削速度每隔十年幾乎提高一倍�！眻D1-4為高速鋼的發(fā)展歷史，在這100年中，不斷有新的材料出現(xiàn)，原有的材料也不斷優(yōu)化。而對于高速鋼合金化方案的研究及生產(chǎn)設備及工藝的優(yōu)化升級卻是高速鋼發(fā)展亙古不變的主題。20世紀60年代后期，瑞典BSAMetalPowder公司宣布粉末冶金高速鋼制造工藝實驗成功[11]，并在1965年于美國Cruciblesteels公司進一步研發(fā)并形成小批量生產(chǎn)，但基于工藝及技術的不夠成熟[12]，以及推廣力度不足，其應用價值直到20世紀70年代才逐漸被發(fā)現(xiàn)，隨后瑞典、美國、日本等國家采用氣霧化-熱等靜壓工藝形成具有產(chǎn)業(yè)化的粉末冶金高速鋼生產(chǎn)線。至此，粉末高速鋼的發(fā)展乘上了高速列車，從20世紀70~80年代，美國Cruciblesteels及瑞典Stora公司采用電渣重熔（ESR）工藝制備出超出普通熔煉高速鋼2倍使用性能的第一代粉末冶金高速鋼。緊接著，各大廠商通過對鋼液純凈度的優(yōu)化以及生產(chǎn)設備的改進，于20世紀90年代形?
【參考文獻】：
期刊論文
[1]碳含量對元素粉末法制備M2高速鋼組織與性能的影響[J]. 伍文燈,熊翔,劉如鐵,欒懷壯,郝彥榮. 粉末冶金材料科學與工程. 2019(03)
[2]AISI304/低碳鋼真空擴散焊接頭組織和性能[J]. 黃須強,王大偉,修世超. 東北大學學報(自然科學版). 2017(12)
[3]慣性摩擦焊接技術及其在航空工業(yè)領域的應用[J]. 耿培皓,秦國梁. 精密成形工程. 2017(05)
[4]淬火溫度對添加B4C的ASP30粉末冶金高速鋼組織及力學性能的影響[J]. 劉少峰,賀躍輝,張乾坤,黃曉琳,肖小華. 粉末冶金材料科學與工程. 2016(06)
[5]硬質(zhì)合金與鋼電子束焊接接頭組織及性能[J]. 陳國慶,張秉剛,吳振中,何俊,馮吉才. 焊接學報. 2013(06)
[6]高速切削刀具材料的發(fā)展應用研究[J]. 祝溪明. 機械設計與制造. 2012(11)
[7]世界粉末冶金高速鋼的研究和生產(chǎn)現(xiàn)狀[J]. 李響妹,盧軍,王琦,朱祖昌. 熱處理技術與裝備. 2011(05)
[8]硬質(zhì)合金刀具材料發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 陶國林,蔣顯全,黃靖. 金屬功能材料. 2011(03)
[9]Breakdown Behavior of Eutectic Carbide in High Speed Steel During Hot Compression[J]. ZHOU Bin,SHEN Yu,CHEN Jun,CUI Zhen-shan(National Engineering Research Center of Die and Mold CAD,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200030,China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2011(01)
[10]超硬刀具材料的發(fā)展與應用[J]. 余東滿,高志華,李曉靜,王笛. 新技術新工藝. 2010(11)
碩士論文
[1]M32粉末高速鋼旋轉鍛造及熱處理工藝研究[D]. 馮養(yǎng)巨.哈爾濱工業(yè)大學 2013
[2]鋼管徑向摩擦焊接工藝研究[D]. 張春波.機械科學研究總院 2012
[3]回火工藝對W6Mo5Cr4V2高速鋼扭轉性能影響研究[D]. 倪曉臣.武漢理工大學 2010
本文編號：3328041
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