本文關鍵詞：新型粘結相板狀WC晶粒硬質合金的制備

  更多相關文章： 板狀WC晶粒硬質合金 新型粘結相 顯微組織 力學性能 機械合金化

【摘要】：板狀WC晶粒硬質合金具備比普通硬質合金更高的硬度和韌性,而新型粘結相硬質合金具備比普通硬質合金更低的成本。因此,新型粘結相板狀WC晶粒硬質合金作為傳統(tǒng)硬質合金的替代材料,有著極其廣闊的應用前景。本文采用真空燒結方法制備了板狀WC晶粒硬質合金,通過改善粘結相成分的方式改善了板狀WC晶粒硬質合金的力學性能,并探索了機械合金化制備WC粉體的方式對板狀WC晶粒硬質合金的影響。采用X射線衍射儀、掃描電鏡、能譜儀、熱分析儀等研究了新型粘結相板狀WC晶粒硬質合金成分、制備工藝、顯微組織、力學性能之間的關系。首先研究了板狀WC晶粒硬質合金在燒結過程中的相變與顯微組織的轉變,研究了燒結工藝對材料的影響規(guī)律,結果表明:在真空燒結過程中隨著真空燒結溫度的增大及保溫時間的延長,硬質相顆粒均不斷長大,顆粒長厚比呈現先增大后減小的趨勢;隨著升溫速率的下降,顆粒長厚比逐漸提高。當燒結溫度為1400℃、保溫時間為60min、升溫速率為2℃/min時,其綜合力學性能最優(yōu),硬度、抗彎強度、斷裂韌性分別為:91.3HRA、2676MPa、31.4MPa?m1/2。研究了粘結相成分中的Ni與Co的相對比例、Fe含量及Cr含量對材料的影響規(guī)律,結果表明:當Ni/Co比為3/7及5/5時,硬質合金硬質相顆粒尺寸較小,長厚比較大,力學性能較好;當Ni/Co比增大到7/3及10/0時,硬質相顆粒粗化長厚比降低,力學性能下降。當Ni/Co比為5/5時,硬質合金的綜合力學性能最優(yōu),其抗彎強度、硬度和斷裂韌性分別為:2448MPa、90.0HRA、21.2 MPa?m1/2。隨著粘結相中Fe含量的增加,硬質相顆粒尺寸持續(xù)增大,顆粒長厚比在Fe/(Fe+Ni+Co)比小于0.2時較大,當Fe/(Fe+Ni+Co)比達到0.5時明顯降低。其硬度、抗彎強度、斷裂韌性均呈現先增大后減少的趨勢,當Fe/(Fe+Ni+Co)比為0.05時綜合力學性能最優(yōu),其硬度、抗彎強度、斷裂韌性分別為90.6HRA、2497MPa、26.7MPa?m1/2。當Cr/(Cr+Ni+Co)比為0.05時,其力學性能與不加Cr的硬質合金最終燒結體變化不大,而當Cr/(Cr+Ni+Co)比達到0.1時,對力學性能造成了明顯的損害。最后研究了W-C體系機械合金化過程及球磨過程中的球磨時間對混合粉末的影響。當球磨時間為96h時,成功的實現了WC的合成。其中在球磨的中期(12h~24h)及后期(48h~96h)的顆粒尺寸明顯下降。研究了以機械合金化方式制備WC粉體經模壓成型與燒結對材料的影響規(guī)律,結果表明:其硬質相顆粒顯微組織也有一定程度的細化,但組織分布并不均勻,硬度基本保持不變,抗彎強度有所下降,斷裂韌性有一定的提高。
【關鍵詞】：板狀WC晶粒硬質合金 新型粘結相 顯微組織 力學性能 機械合金化
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG135.5
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 緒論13-26
• 1.1 引言13
• 1.2 板狀WC晶粒硬質合金的發(fā)展概況13-17
• 1.2.1 板狀WC晶粒硬質合金的特點13-14
• 1.2.2 板狀WC晶粒硬質合金的發(fā)展14-15
• 1.2.3 板狀WC晶粒硬質合金的應用15-17
• 1.3 板狀WC晶粒硬質合金制備技術研究進展17-19
• 1.3.1 利用燒結過程中WC粉末的異常晶粒長大17
• 1.3.2 利用合成WC孿晶來制備板狀WC晶粒17-18
• 1.3.3 以“W +石墨+Co”混合粉為原料制備18-19
• 1.3.4 以“CoxWyCz化合物+C”混合粉為原料制備19
• 1.4 新型粘結相硬質合金的研究現狀19-24
• 1.4.1 鎳基粘結金屬19-21
• 1.4.2 鐵基粘結金屬21-23
• 1.4.3 金屬間化合物23-24
• 1.5 本文研究目的和意義24-25
• 1.6 本文技術路線25-26
• 第二章 試驗材料的制備及表征26-31
• 2.1 引言26
• 2.2 實驗材料的成分設計26-28
• 2.3 實驗材料的制備流程28
• 2.3.1 硬質合金的制備工藝流程28
• 2.3.2 真空燒結工藝28
• 2.4 實驗材料的測試與分析28-31
• 2.4.1 差熱分析28
• 2.4.2 物相分析28-29
• 2.4.3 顯微組織形貌及成分分析29
• 2.4.4 力學性能測試29-30
• 2.4.5 硬質相平均晶粒尺寸、長厚比及平均鄰接度的統(tǒng)計30-31
• 第三章 板狀WC晶粒硬質合金真空燒結工藝研究31-49
• 3.1 引言31
• 3.2 試驗方法31
• 3.3 硬質合金燒結過程中的相變31-34
• 3.3.1 真空燒結過程中的物相分析31-33
• 3.3.2 真空燒結過程中的熱分析33-34
• 3.4 液相燒結溫度對硬質合金顯微組織及力學性能的影響34-38
• 3.4.1 燒結溫度對硬質合金顯微組織的影響34-37
• 3.4.2 燒結溫度對硬質合金力學性能的影響37-38
• 3.5 液相燒結保溫時間對硬質合金顯微組織及力學性能的影響38-42
• 3.5.1 保溫時間對硬質合金顯微組織的影響38-41
• 3.5.2 保溫時間對硬質合金力學性能的影響41-42
• 3.6 固相燒結階段升溫速率對硬質合金顯微組織及力學性能的影響42-47
• 3.6.1 固相燒結升溫速率對硬質合金顯微組織的影響42-45
• 3.6.2 固相燒結升溫速率對硬質合金力學性能的影響45-47
• 3.7 板狀WC晶粒硬質合金真空燒結工藝的確定47-48
• 3.8 本章小結48-49
• 第四章 粘結相成分對板狀WC晶粒硬質合金組織和性能的影響49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 試驗方法49
• 4.3 粘結相中的Ni/Co比對板狀WC晶粒硬質合金組織與性能的影響49-53
• 4.3.1 Ni/Co比對硬質合金相成分的影響49-50
• 4.3.2 Ni/Co比對硬質合金顯微組織的影響50-52
• 4.3.3 Ni/Co比對硬質合金力學性能的影響52-53
• 4.4 粘結相中的Fe含量對板狀WC晶粒硬質合金組織與性能的影響53-57
• 4.4.1 Fe含量對硬質合金相成分的影響53-54
• 4.4.2 Fe含量對硬質合金顯微組織的影響54-55
• 4.4.3 Fe含量對硬質合金力學性能的影響55-57
• 4.5 粘結相中的Cr含量對板狀WC晶粒硬質合金組織與性能的影響57-60
• 4.5.1 Cr含量對硬質合金相成分的影響57-58
• 4.5.2 Cr含量對硬質合金顯微組織的影響58-59
• 4.5.3 Cr含量對硬質合金力學性能的影響59-60
• 4.6 本章小結60-61
• 第五章 機械合金化工藝對板狀WC晶粒硬質合金組織和性能的影響61-70
• 5.1 引言61
• 5.2 試驗方法61-62
• 5.3 W-C系的機械合金化62-65
• 5.3.1 W-C系機械合金化過程中的物相變化62-64
• 5.3.2 W-C系機械合金化過程中的顯微組織變化64-65
• 5.4 機械合金化方式制備WC粉體工藝對合金組織和性能的影響65-69
• 5.4.1 機械合金化制備WC粉體工藝對硬質合金顯微組織的影響65-67
• 5.4.2 機械合金化制備WC粉體工藝對硬質合金力學性能的影響67-68
• 5.4.3 機械合金化制備WC粉體工藝對硬質合金斷口形貌的影響68-69
• 5.5 本章小結69-70
• 第六章 全文總結與展望70-73
• 6.1 全文主要結論70-71
• 6.2 全文創(chuàng)新之處71
• 6.3 展望71-73
• 參考文獻73-80
• 致謝80-81
• 碩士期間取得的科研成果81

【參考文獻】

中國期刊全文數據庫 前10條

1 龍堅戰(zhàn);張忠健;徐濤;彭文;魏修宇;陸必志;李仁瓊;;Ni+Al元素粉末法制備WC-Ni3Al-B復合材料(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2012年04期

2 朱麗慧;劉坤;李志林;;含板狀WC晶粒硬質合金的強韌化機制研究[J];稀有金屬材料與工程;2011年S2期

3 龍堅戰(zhàn);;陶瓷基金屬間化合物復合材料的研究進展[J];硬質合金;2011年01期

4 劉子利;劉希琴;沈平;朱秀榮;孟亮;;Effect of ball-milling parameter on mechanical and damping properties of sintered Mg-Zr alloy[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2010年11期

5 田鋒;;2005年世界鎢市場現狀及應用[J];稀有金屬快報;2006年02期

6 鄒仿棱;我國硬質合金工業(yè)的發(fā)展、現狀與展望[J];稀有金屬與硬質合金;2005年03期

7 龍震海,王西彬,劉志兵;高速銑削難加工材料時硬質合金刀具前刀面磨損機理及切削性能研究[J];摩擦學學報;2005年01期

8 何林,黃傳真,劉玉先,孫靜,劉含蓮;Ti(C,N)基金屬陶瓷的力學性能與顯微結構的研究[J];硅酸鹽學報;2003年03期

9 王輝平,胡茂中;納米技術與硬質合金[J];中國鎢業(yè);2001年02期

10 朱心昆,林秋實,陳鐵力,程抱昌,曹建春;機械合金化的研究及進展[J];粉末冶金技術;1999年04期

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本文編號：915481