粗晶硬質(zhì)合金由于碳化鎢(WC)晶粒的粗晶特性,呈現(xiàn)出了比細晶硬質(zhì)合金更高的韌性、紅硬性、抗熱沖擊以及熱疲勞性能,被廣泛應(yīng)用于沖擊工具、耐磨耐蝕零部件及硬質(zhì)合金涂層等領(lǐng)域。然而,無論是硬質(zhì)合金燒結(jié)工具還是耐磨涂層的制備,均存在粗晶特性喪失、組織不均勻、氣孔缺陷多等共性問題,嚴重制約著其服役性能。其根源在于復(fù)合粉體的常規(guī)球磨制備技術(shù),為獲取高的均勻性需要長時間的高能載荷混合,嚴重破壞了 WC的原始晶粒度。如何協(xié)同解決WC粗晶粒度維持和兩相高度均勻化難以同時兼顧的矛盾是制備高性能硬質(zhì)合金燒結(jié)工具和涂層的關(guān)鍵問題。截止目前,一系列物理改性和化學(xué)合成方法被提出,但由于這些技術(shù)本身均存在著解決均勻性或者晶粒度的單一性,不能兩者兼顧,因此,仍未取得根本性的突破。針對此問題,本研究提出了基于流化床化學(xué)氣相沉積(Fluidized bed chemical vapor deposition,FBCVD)技術(shù)可控制備粗晶Co包覆WC復(fù)合粉體的新思路,旨在利用FBCVD不改變顆粒原始晶粒度且能實現(xiàn)兩相均勻化的特性,解決現(xiàn)有方法制備WC-Co復(fù)合粉體的局限性。取得的主要創(chuàng)新性成果如下:(1)提出并驗證了 FB...

【文章頁數(shù)】：210 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 引言
    1.1 粗晶硬質(zhì)合金的特性、應(yīng)用及發(fā)展概況
        1.1.1 粗晶硬質(zhì)合金的特性及應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.1.2 燒結(jié)硬質(zhì)合金中維持粗晶特性的工藝及方法
        1.1.3 硬質(zhì)合金涂層的制備方法及現(xiàn)狀
        1.1.4 粗晶硬質(zhì)合金燒結(jié)及涂層制備中存在的共性問題
    1.2 WC-Co復(fù)合粉體制備的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 WC-Co復(fù)合粉體的技術(shù)指標
        1.2.2 WC-Co復(fù)合粉體的現(xiàn)有制備方法及技術(shù)現(xiàn)狀
        1.2.3 現(xiàn)有方法存在的問題
    1.3 本論文的研究思路及主要研究內(nèi)容
第2章 Co前驅(qū)體的優(yōu)選、反應(yīng)特性及沉積行為研究
    2.1 引言
    2.2 實驗材料與方法
        2.2.1 實驗材料
        2.2.2 實驗裝置及過程
        2.2.3 分析與表征
    2.3 結(jié)果
        2.3.1 Co前驅(qū)體優(yōu)選的熱力學(xué)基礎(chǔ)
        2.3.2 前驅(qū)體的反應(yīng)可行性及Co的沉積行為
    2.4 討論
        2.4.1 Co顆粒的形核與生長機制
        2.4.2 島狀生長作用下Co的均勻沉積與自形核生長行為
    2.5 本章小結(jié)
第3章 FBCVD中Co的沉積行為及其對顆粒流化的影響
    3.1 引言
    3.2 實驗材料與方法
        3.2.1 實驗材料
        3.2.2 實驗裝置與過程
        3.2.3 分析與表征
    3.3 結(jié)果
        3.3.1 FBCVD制備Co包覆WC復(fù)合粉體的可行性驗證
        3.3.2 不同沉積溫度下Co的沉積行為及WC顆粒的流化行為
        3.3.3 不同WC粒徑下Co的沉積行為及WC顆粒的流化行為
        3.3.4 不同流化氣速下Co的沉積行為及WC顆粒的流化行為
    3.4 討論
        3.4.1 Co參與下的WC顆粒的失流機理
        3.4.2 金屬Co沉積與WC顆粒流化之間的協(xié)同競爭關(guān)系
        3.4.3 FBCVD制備高Co含量復(fù)合粉體的局限性
    3.5 本章小結(jié)
第4章 FBCVD沉積Co在化學(xué)鍍高Co粉體中的自催化行為及機理
    4.1 引言
    4.2 實驗材料與方法
        4.2.1 實驗材料
        4.2.2 實驗裝置與過程
        4.2.3 分析與表征
    4.3 結(jié)果
        4.3.1 FBCVD沉積Co的自催化能力評估
        4.3.2 化學(xué)鍍過程中Co自催化行為的動力學(xué)影響因素
        4.3.3 FBCVD沉積高活性Co催化劑的調(diào)控行為
        4.3.4 Co催化劑顆粒物性對化學(xué)鍍Co速率及形貌的影響
    4.4 討論
        4.4.1 Co的自催化機理
        4.4.2 化學(xué)鍍Co沉積機制及行為
        4.4.3 高活性Co催化劑的可控制備及其物性對化學(xué)鍍行為的影響規(guī)律
    4.5 本章小結(jié)
第5章 復(fù)合粉體的熱壓燒結(jié)致密化機制及晶粒生長行為研究
    5.1 引言
    5.2 實驗材料與方法
        5.2.1 實驗材料
        5.2.2 實驗裝置與過程
        5.2.3 分析與表征
    5.3 結(jié)果
        5.3.1 Co包覆WC復(fù)合粉體對晶粒長大的抑制作用評估
        5.3.2 燒結(jié)溫度對WC-Co硬質(zhì)合金致密度、組織和性能的影響
        5.3.3 燒結(jié)壓力對WC-Co硬質(zhì)合金致密度、組織和性能的影響
    5.4 討論
        5.4.1 復(fù)合粉體的熱壓燒結(jié)致密化機制
        5.4.2 Co對WC晶粒生長的抑制行為及性能提升機制
    5.5 本章小結(jié)
第6章 復(fù)合粉體制備耐磨涂層的微觀組織與力學(xué)性能研究
    6.1 引言
    6.2 實驗材料與方法
        6.2.1 實驗材料
        6.2.2 實驗裝置與過程
        6.2.3 分析與表征
    6.3 結(jié)果
        6.3.1 不同功率下激光熔覆WC-Co涂層的制備
        6.3.2 不同掃描速度下激光熔覆WC-Co涂層的制備
        6.3.3 激光熔覆WC-Co涂層的微觀組織表征和性能分析
        6.3.4 不同功率下等離子體噴涂WC-Co涂層的制備
        6.3.5 等離子體噴涂WC-Co涂層的微觀組織表征和性能分析
    6.4 討論
        6.4.1 熔覆和噴涂過程中的晶粒生長行為
        6.4.2 物相形成演變行為及Co對碳損失的抑制機制
        6.4.3 組織均勻化和氣孔缺陷形成及消除機制
        6.4.4 涂層與基體的界面結(jié)合特征
    6.5 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 主要結(jié)論
    7.2 創(chuàng)新點
    7.3 展望
參考文獻
致謝
作者簡歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果



本文編號：3928584