本文關(guān)鍵詞：WC-Co硬質(zhì)合金斷裂韌性測試方法與韌性評價研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：硬質(zhì)合金作為一種在工業(yè)上被廣泛使用的重要工具材料，為提升其在復(fù)雜工況下的使用壽命和質(zhì)量，準(zhǔn)確測定其斷裂韌性及合理評價韌性研究一直為硬質(zhì)合金工作者所關(guān)注。本文作者選用株洲硬質(zhì)合金集團有限公司提供的不同粘結(jié)劑(Co)含量及硬質(zhì)相(WC)粒度的WC-Co硬質(zhì)合金,利用以降K法及柔度法為基礎(chǔ)的疲勞預(yù)裂SENB法對實驗合金斷裂韌性K_(Ic)值進(jìn)行了測定，并與線切口SENB法K_(Ic)測定值對比。另外,研究了實驗合金常規(guī)力學(xué)性能間相關(guān)性以及部分合金的低周（104次以內(nèi)）沖擊疲勞性能。最后分析了合金宏、微觀斷裂行為并討論硬質(zhì)合金的增韌機制及韌性評價方式。主要研究結(jié)論如下： 與不預(yù)制裂紋的線切口法相比，疲勞預(yù)裂SENB法測定K_(Ic)值與合金本征斷裂韌性值吻合度高，偏差極小。線切口法由于切口根部曲率半徑不夠理想，而疲勞預(yù)裂SENB法克服了硬質(zhì)合金預(yù)裂過程中突然失穩(wěn)斷裂的弱點，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性好，是準(zhǔn)確評價硬質(zhì)合金斷裂韌性較為理想的手段。 K_(Ic)測定值分析表明：當(dāng)合金WC晶粒度一定時，全部實驗合金的K_(Ic)均隨Co含量增加而提高，其主要機理在于Co含量增加間接導(dǎo)致Co相平均自由程增大、斷裂路徑上多韌性帶范圍擴大以及Co相塑性流動效果增強，在Co含量較高的115~#、130~#合金斷口上存在明顯的韌性斷裂韌窩花樣。當(dāng)合金Co含量一定時，6.5μmWC的208~#合金及1.8μmWC的108~#合金的K_(Ic)值分別為19.9MPa·m~(1/2)和13.1MPa·m~(1/2)，前者高于后者。另外，1.8μmWC的111~#、115~#合金的K_(Ic)值(15.6、17.0MPa·m~(1/2))也高于平均WC粒度為1.3μm的311~#、315~#合金的相應(yīng)K_(Ic)值(10.0MPa·m~(1/2)、12.4MPa·m~(1/2))。粗晶粒WC主要以增加裂紋偏轉(zhuǎn)和穿晶斷裂能耗來提高合金斷裂韌性。 在動態(tài)的恒定沖擊加載條件下，合金WC晶粒一定時，全部實驗合金的耐低周沖擊疲勞性能也均隨Co含量增加而上升，壽命隨Co相增加而提高的原因除Co相平均自由程λ增加外，最關(guān)鍵的是Co相在硬質(zhì)合金中所起的橋聯(lián)增韌作用。合金Co含量相同時，208~#合金在相同沖擊載荷下的低周沖擊疲勞壽命要高于108~#合金，晶粒粗大引起的裂紋偏轉(zhuǎn)及高能穿晶斷裂是壽命增加的主因，但WC晶粒尺寸增加間接提高Co相平均自由程也對合金增韌做出貢獻(xiàn)。而1.8μmWC的111~#合金低周沖擊疲勞壽命低于1.3μm平均WC粒度且結(jié)構(gòu)非均勻的311~#合金，這與K_(Ic)值對比情況相反，表明粗細(xì)粒度WC搭配硬質(zhì)合金實際上具有良好的韌性。 僅使用σbb、αk、K_(Ic)來評價合金韌性好壞似乎是不夠完善的，而低周沖擊疲勞行為能夠較為真實有效反映出粗晶低鈷搭配，雙晶結(jié)構(gòu)對合金的韌性影響。因而低周沖擊疲勞行為與σbb、αk、K_(Ic)等韌性指標(biāo)相結(jié)合可能會給硬質(zhì)合金韌性評價問題解決提供新的途徑。
【關(guān)鍵詞】：硬質(zhì)合金 斷裂韌性測試 WC晶粒度 Co含量 低周沖擊疲勞 韌性評價
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：TG135.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-28
• 1.1 硬質(zhì)合金概述11-17
• 1.1.1 硬質(zhì)合金的類別11-13
• 1.1.2 硬質(zhì)合金的性能、生產(chǎn)及應(yīng)用13-16
• 1.1.3 硬質(zhì)合金的發(fā)展方向16-17
• 1.2 硬質(zhì)材料的韌性強化17-20
• 1.3 硬質(zhì)合金的斷裂韌性20-26
• 1.3.1 材料斷裂韌性概述20-21
• 1.3.2 平面應(yīng)力、應(yīng)變狀態(tài)下的斷裂韌度和斷裂判據(jù)21-22
• 1.3.3 硬質(zhì)材料斷裂韌性的常用測試方法22-24
• 1.3.4 硬質(zhì)合金斷裂韌性測試研究現(xiàn)狀24-26
• 1.4 本論文的選題背景、研究目的與內(nèi)容26-28
• 第2章 實驗材料與實驗內(nèi)容28-33
• 2.1 實驗合金的選用28
• 2.2 實驗方法與測試分析28-33
• 2.2.1 抗彎強度測定28-29
• 2.2.2 沖擊韌性測定29-30
• 2.2.3 維氏硬度測定30
• 2.2.4 低周沖擊疲勞試驗30-31
• 2.2.5 彈性模量與泊松比測定31
• 2.2.6 試樣斷口宏觀與微觀檢測分析31-33
• 第3章 硬質(zhì)合金的斷裂韌性測試方法研究33-51
• 3.1 引言33
• 3.2 硬質(zhì)合金 K_(Ic)測試方法研究及理論基礎(chǔ)33-47
• 3.2.1 實驗試樣的選擇與加工制備34-36
• 3.2.2 預(yù)制疲勞裂紋過程36-40
• 3.2.3 疲勞裂紋試樣靜加載斷裂40-42
• 3.2.4 實驗合金 K_(Ic)值分析與微觀斷裂特征42-47
• 3.3 分析與討論47-49
• 3.3.1 缺口半徑對 K_(Ic)值的影響47-48
• 3.3.2 Co 含量及 WC 粒度對 K_(Ic)的影響48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-51
• 第4章 硬質(zhì)合金的韌性評價研究51-67
• 4.1 引言51
• 4.2 硬質(zhì)合金常規(guī)力學(xué)性能研究51-55
• 4.2.1 實驗合金抗彎強度與沖擊韌性52-54
• 4.2.2 實驗合金硬度與斷裂韌性54-55
• 4.3 硬質(zhì)合金低周沖擊疲勞研究55-66
• 4.3.1 低周沖擊疲勞下硬質(zhì)合金的壽命55-56
• 4.3.2 實驗合金低周沖擊試樣斷口宏觀特征56-57
• 4.3.3 實驗合金低周沖擊疲勞性能與微觀斷口特征57-63
• 4.3.4 分析與討論63-66
• 4.4 本章小結(jié)66-67
• 結(jié)論67-68
• 研究展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-76
• 致謝76-77
• 附錄A 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：328886