【摘要】：TiC基高錳鋼結合金塊作為一種優(yōu)異的耐磨、抗磨材料,常用在耐磨件關鍵部位來提高其使用性能和壽命,已經成為高性能耐磨件生產的一個重要發(fā)展方向。實際使用過程表明,目前所用的鋼結合金耐磨塊表現出較大的脆性,使用中容易發(fā)生碎裂和脫落等現象,其耐磨性能已經達到一個平衡點,進一步提高其綜合力學性能成為迫切的實際需要。本文以硬質相TiC的粒度為出發(fā)點,探索通過硬質相粗晶粒化來解決存在的問題,并系統研究了其制備工藝和合金性能。在探索球磨工藝對合金性能與組織的影響方面,本實驗采用滾動球磨的方式,分別對原料TiC干磨和合金混合粉末濕磨進行了工藝研究,并對燒結合金的顯微組織和力學性能進行了分析,實驗結果表明:1)TiC為典型的脆性硬質材料,在其他干磨參數一定的情況下,隨著干磨時間的延長,大塊TiC顆粒被快速破碎細化,干磨初期主要以體積破碎為細化機制,干磨后期主要以表面破碎為細化機制,經試驗得到最佳的干磨時間為3h,干磨后的TiC粉末D50約為8μm;2)在合金混合料的濕磨中,為了避免粗顆粒TiC原料過度細化,應將濕磨轉速降低至0.65n臨界,以實現混合為主、破碎為次的目的;隨著濕磨時間的延長,燒結后合金組織中的孔隙越來越少,硬質相在基體中的分布越來越均勻,相對應的抗彎強度、沖擊韌性、硬度等力學性能迅速提高,經試驗得到最佳的濕磨時間為21h,此時合金的抗彎強度為1481MPa,沖擊韌性為2.64J/cm2,洛氏硬度為65HRC。在混合料的壓坯成型及質量控制、真空燒結以及后續(xù)水韌處理等基礎研究方面,本文首先選用SBS為成型劑,研究混合料的壓制曲線,探究了壓坯對燒結合金質量與性能的影響;研究了燒結爐內氣氛壓強變化規(guī)律與機理,分析了其對合金性能與組織的影響;通過進行1050℃水韌處理,探索水韌處理對粗晶TiC基高錳鋼結合金的作用規(guī)律。研究發(fā)現:1)在模壓成型過程中,壓制壓力通過影響壓坯密度及壓坯質量間接影響合金最終的燒結態(tài)密度及洛氏硬度;隨著壓制壓力的升高,壓坯密度不斷變大,相對應的樣品密度及洛氏硬度也變大,但當壓制壓力超過300MPa后,樣品的密度及洛氏硬度趨向穩(wěn)定,密度在6.05g/cm3左右,洛氏硬度在65HRC左右;2)在真空燒結過程中,爐內氣氛壓強出現三次峰值,分別對應成型劑的裂解揮發(fā)、金屬氧化物的還原和液相燒結階段金屬Mn揮發(fā);降低第一和第二次壓強峰值,利于盡快排除有害氣體,適當提高第三次爐內氣氛壓強,可避免基體金屬成分揮發(fā),有益于獲得優(yōu)質燒結制品;3)水韌處理使合金基體的過飽和度增加,基體奧氏體的XRD衍射峰發(fā)生寬化和矮化現象,同時,水韌處理有效促進了TiC顆粒與粘結相在相界面周圍的成分分布均勻性,有利于改善合金的綜合力學性能。沖擊磨料磨損性能對比研究發(fā)現:1)隨著沖擊載荷的逐步提高,粗晶粒TiC基高錳鋼結合金的耐磨料磨損性能表現出先減小后增大的趨勢,高沖擊載荷的耐磨料磨損性能優(yōu)于低沖擊載荷;在2J/cm2沖擊載荷下的耐磨性能最差,而在4J/cm2沖擊載荷下的耐磨性能最佳;2)相對于普通晶粒TiC基鋼結合金,粗晶粒鋼結合金在抗沖擊磨料磨損性能上具有明顯的優(yōu)勢,尤其在高沖擊載荷下,耐磨性能可提高80%;而相比于低壓燒結普通晶粒鋼結合金,其耐磨性能可提高50%;3)機理分析發(fā)現粗晶鋼結合金的沖擊磨料磨損類型包括鑿削式磨料磨損、碾碎性磨料磨損、擦傷式磨料磨損,同時也有一定程度的疲勞磨損,對于不同沖擊載荷下的磨損,四種磨損類型所占的比例有所不同。
【圖文】：

譜分析NTA 200 型環(huán)境掃描電鏡(SEM)對水韌處理，，并利用該電鏡自帶能譜分析儀對燒結樣實驗驗在 MLD-10 型動載磨料磨損試驗機上進驗中試驗機工作參數如下：沖錘重量為 10J、3J 和 4J；上試樣為本實驗中制備的三種m×10mm×30mm；下試樣為試驗機自帶試徑為 50mm，選材為 GCr15，經過 840℃油驗磨料選用棕剛玉，洛氏硬度在 80HRC 以上以 200r/min 的速度旋轉，上試樣以 200 次/ 200ml/min 的流量流入上下試樣之間。上圖 2.2 抗彎強度測試示意圖

粗晶 TiC 基高錳鋼結硬質合金的制備與性能研究醇清洗干凈并干燥，在精度為 0.1mg 的 FA1004 型電子分樣的總磨損時間為 60min，每隔 10min 取下試樣進行稱重
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG135.5

【參考文獻】

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本文編號：2576084