【摘要】：Stellite合金具備良好的高溫及室溫機(jī)械性能、優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性以及生物相容性,而被廣泛應(yīng)用于航空航天、醫(yī)學(xué)、汽車等行業(yè)。本研究采用金屬粉末注射成型技術(shù)(MIM)技術(shù)工藝制備了不同成分的Stellite合金,分別研究了其化學(xué)成分、微觀組織、宏觀力學(xué)性能以及它們之間的關(guān)系。并設(shè)計(jì)出一種可以應(yīng)用在鋸片行業(yè)的新型Stellite合金,探究了這種工件合適的粉末注射成型工藝,制備出了刀頭工件。主要取得了以下成果:利用類似于響應(yīng)曲面設(shè)計(jì)的方法設(shè)計(jì)了不同鉬、鎢、碳含量的Stellite合金。首先對(duì)其進(jìn)行宏觀力學(xué)性能分析,發(fā)現(xiàn)了混用鉬和鎢會(huì)導(dǎo)致Stellite合金的拉伸強(qiáng)度下降50%以上。在碳含量相同時(shí),鉻鈷鉬的Stellite合金的硬度高于鉻鈷鎢的Stellite合金,但是高鎢高碳的Stellite合金是個(gè)例外。宏觀力學(xué)性能分析確定最終的成分變量為鉬和碳,鉻鈷鉬的Stellite合金的微觀結(jié)構(gòu)和物相分析的結(jié)果顯示,鉬碳含量的增加會(huì)促進(jìn)M_7C_3型碳化物轉(zhuǎn)化為M_(23)C_6型碳化物,同時(shí)會(huì)略微提高碳化物的含量,碳含量的增加會(huì)使得M_7C_3型碳化物和M_(23)C_6型碳化物的含量增多。使用圖像分割技術(shù)對(duì)微觀組織進(jìn)行定量化表征,得到鉻鈷鉬Stellite合金各個(gè)相和孔的面積分?jǐn)?shù)。建立化學(xué)成分、微觀結(jié)構(gòu)及硬度三者之間的回歸方程,并驗(yàn)證模型的可靠性,指出第三相M_(23)C_6只有滿足鉬碳比不低于2.11且碳含量不得低于0.152 wt.%才會(huì)出現(xiàn)。預(yù)測(cè)M_(23)C_6碳化物的硬度為70.88 HRC,M_7C_3碳化物的硬度為73.23 HRC,基體的硬度為35.66 HRC,預(yù)測(cè)結(jié)果和文獻(xiàn)報(bào)道的硬度基本吻合。同時(shí)給出了一種硬度約為50 HRC的新型Stellite合金成分。根據(jù)所設(shè)計(jì)的Stellite合金的成分制備預(yù)合金粉末,生產(chǎn)刀頭工件,并研究其MIM技術(shù)的工藝。在研究其注射工藝時(shí),采用ID3算法生成決策樹,給注射成型中的4個(gè)參數(shù)考慮的順序提供參考,并給出一系列可行的注射工藝,最后制得的工件其拉伸強(qiáng)度為674 MPa,硬度為50.4 HRC,已經(jīng)在嘗試進(jìn)行中試。
【圖文】：

圖 1-1 不同工藝制備的 Stellite20 的微觀組織圖[16]a）鑄造工藝；b）粉末冶金工藝1.2.2.3 自蔓延高溫合成技術(shù)自蔓延高溫合成技術(shù)（SHS）又名燃燒合成技術(shù)，是利用化學(xué)反應(yīng)之間產(chǎn)生的反應(yīng)熱來(lái)自加熱、自傳導(dǎo)，從而合成材料的一種技術(shù)，當(dāng)反應(yīng)物一旦被引燃，便會(huì)自動(dòng)傳播到未反應(yīng)區(qū)域，直到反應(yīng)完全。此方法工藝簡(jiǎn)便，合成速度快，生產(chǎn)效率高，耗能少，因而得到快速發(fā)展，但是此方法有雜質(zhì)產(chǎn)生，產(chǎn)品成型性較差，因而也限制了其應(yīng)用。徐仰濤[17]等，利用鎢粉、鋁粉、四氧化三鈷粉、碳粉來(lái)制備 Stellite 6 合金，并表征其微觀組織測(cè)試其化學(xué)腐蝕性，由于 Stellite 6 合金的密度遠(yuǎn)大于合成產(chǎn)生的雜質(zhì)三氧化二鋁的密度，因而能夠很好的分離，所制得的 Stellite 合金純度高。然而研究發(fā)現(xiàn)合金并非均勻過(guò)飽和固溶體，，碳化物不能充分均勻析出。對(duì)其進(jìn)行進(jìn)耐化學(xué)腐蝕性能的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)燃燒合成的耐中性 NaCl 溶液中腐蝕要優(yōu)于真空感應(yīng)熔煉方法制備 Stellite 6 合金。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工程學(xué)位論文，形成一層兼具基體和熔覆材料二者優(yōu)勢(shì)的特殊結(jié)合層術(shù)，在不耐磨材料的便面鍍上耐磨材料，即節(jié)約了鈷資的能源消耗，同時(shí)也提高了零部件的工作環(huán)境和使用壽鍍層技術(shù)中，除了激光熔覆技術(shù)外，另一種應(yīng)用得比較移弧堆焊。其原理為利用工作電極在基體上方以一定的的某些部位間隙很小時(shí)，脈沖電源會(huì)與基體之間產(chǎn)生放（通常為 10-6～10-5秒）釋放能量，使得工作電極與基體。在高溫的作用下使兩者之間的部分材料熔化、氣化或者極材料會(huì)源源不斷的過(guò)渡到基體材料之上，從而在基體積層。其原理圖如圖 1-2 所示。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG146.16

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