本文關鍵詞：新型柱狀碳化鎢表面增強耐磨復合材料的磨粒磨損性能

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【摘要】：硬質(zhì)合金增強鐵基耐磨復合材料能同時擁有高的耐磨性和強韌性,可以大幅度提高零部件的使用壽命。本文以WC-Co硬質(zhì)合金棒為增強體,奧貝球鐵為基體,采用真空消失模鑄造工藝開發(fā)了柱狀碳化鎢表面增強耐磨復合材料,并對其基體與增強體界面微觀組織和磨粒磨損性能進行了系統(tǒng)研究�；w的化學成分設定為C3.6%,Si2.5%,Mn0.3%,Cu0.7%,Ni1.2%,Mo0.3%,采用75硅鐵進行孕育處理,稀土鎂合金球化劑進行球化處理,制備出球鐵,利用等溫淬火制備出奧貝球鐵。增強體的化學成分為WC92%,Co8%。利用XRD及SEM/EDS等分析手段研究了復合材料界面的物相組成和元素的擴散情況,并測試了復合材料的顯微硬度。利用SUGA型磨粒磨損試驗機研究了復合材料的磨粒磨損性能,觀察磨損表面形貌,定性分析磨損表面并分析了磨損機理。通過對界面微觀形貌的分析發(fā)現(xiàn),由于碳化鎢表層的熔解和W、Fe、C、Co等元素的互擴散,硬質(zhì)合金與奧貝球鐵界面出現(xiàn)了厚度約為370μm的過渡層,形成了良好的冶金結(jié)合。磨粒磨損試驗結(jié)果表明,制備出的奧貝球鐵基復合材料的耐磨性是球鐵基復合材料的1.4倍,基體奧貝球鐵的2倍,基體球鐵的3倍。這是因為首先高硬度、高耐磨性的增強體與強韌性的奧貝球鐵結(jié)合良好,使得復合材料在磨損過程中,增強體碳化鎢保護基體不被磨損,基體又牢固的支撐著碳化鎢,從而保證其優(yōu)異的耐磨性。其次,從球鐵到奧貝球鐵,基體對材料耐磨性的貢獻率為50.3%。從球鐵到球鐵基復合材料,增強體的貢獻率為58.4%。從奧貝球鐵到奧貝球鐵基復合材料,增強體的貢獻率為59.5%(與球鐵到球鐵基復合材料,增強體的貢獻率相近)。從最初的球鐵到奧貝球鐵基復合材料,基體與WC共同的貢獻率為79.9%,可見奧貝球鐵基復合材料抗磨損性能最好。實驗結(jié)果最終表明,所開發(fā)的新型柱狀碳化鎢表面增強耐磨復合材料中高硬度、高耐磨性的增強體保護基體不被磨損,同時基體又有效支撐著增強體,在二者相互協(xié)同作用下抵抗磨損,可滿足一些較為復雜的磨損工況,如果該復合材料能夠應用到如鄂板,襯板及挖掘機斗齒等工況環(huán)境,就極具實際應用意義。
【關鍵詞】：硬質(zhì)合金 復合材料 界面 磨粒磨損 磨損機理
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-14
• 1.1 研究背景8
• 1.2 磨損現(xiàn)象8-9
• 1.3 耐磨材料的研究現(xiàn)狀9-10
• 1.4 硬質(zhì)合金增強鋼鐵基耐磨復合材料的研究現(xiàn)狀10-12
• 1.4.1 基體和硬質(zhì)合金的選擇11-12
• 1.4.2 硬質(zhì)合金增強鋼鐵基耐磨復合材料的制備方法12
• 1.5 本課題研究的目的及意義12-14
• 第二章 柱狀碳化鎢表面增強耐磨復合材料的制備14-24
• 2.1 復合材料增強體與基體的選擇14-15
• 2.1.1 增強體材料14-15
• 2.1.2 基體材料15
• 2.2 復合材料的制備工藝15-16
• 2.3 基體的制備過程16-19
• 2.3.1 化學成分的確定16-17
• 2.3.2 實驗原材料17
• 2.3.3 熔煉及澆注17
• 2.3.4 奧貝球鐵的制備工藝17-19
• 2.3.5 實驗設備19
• 2.4 復合材料的制備19-21
• 2.5 實驗表征方法21-24
• 2.5.1 金相組織觀察21-22
• 2.5.2 磨粒磨損實驗22
• 2.5.3 硬度測試22
• 2.5.4 X射線衍射分析和SEM/EDS分析22-24
• 第三章 柱狀碳化鎢表面增強耐磨復合材料的金相組織24-33
• 3.1 復合材料的組織觀察及形貌分析24-27
• 3.1.1 基體的組織形貌24-26
• 3.1.2 復合材料的組織形貌26-27
• 3.2 復合材料的界面微觀形貌與能譜分析27-32
• 3.2.1 球鐵基復合材料的界面微觀形貌與能譜分析27-29
• 3.2.2 奧貝球鐵基復合材料的界面微觀形貌與能譜分析29-32
• 3.3 本章小結(jié)32-33
• 第四章 復合材料的磨粒磨損性能研究33-37
• 4.1 SUGA型磨損試驗機重復性33-34
• 4.2 磨粒磨損實驗結(jié)果34-36
• 4.2.1 基體磨粒磨損性能對比34-35
• 4.2.2 基體與復合材料磨粒磨損性能對比35
• 4.2.3 不同基體及復合材料磨粒磨損性能對比35-36
• 4.3 本章小結(jié)36-37
• 第五章 實驗結(jié)果分析37-47
• 5.1 磨損過程中的表面形貌分析37-43
• 5.1.1 磨損表面觀察37-39
• 5.1.2 硬度測試結(jié)果39-41
• 5.1.3 磨損前后的XRD分析41-43
• 5.2 磨損表面分析43-46
• 5.3 本章小結(jié)46-47
• 結(jié)論47-48
• 參考文獻48-52
• 致謝52-53
• 攻讀碩士期間主要成果53-54
• 個人簡歷54

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本文編號：927931