硬質(zhì)合金具有高強(qiáng)度、高硬度、高彈性模量和低熱膨脹系數(shù)等優(yōu)點(diǎn),在切削刀具、石油與礦產(chǎn)勘探、精密模具和耐磨零件等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用,因此受到國內(nèi)外學(xué)術(shù)界、產(chǎn)業(yè)界的重視,成為新型工具和結(jié)構(gòu)材料的研究熱點(diǎn)之一。鎢鈷類(WC-Co)硬質(zhì)合金是該領(lǐng)域材料的研究主題,其中金屬鈷(Co)是合金材料韌性的前提,碳化鎢(WC)作為硬質(zhì)相是材料高硬度的保證。但Co是一種昂貴而稀缺的戰(zhàn)略資源,且由于其特殊的物理、化學(xué)性能,在催化劑、電池、電子部件等領(lǐng)域的需求量也在增加。此外,由于Co的低熔點(diǎn)、高溫時易軟化、高化學(xué)活性等特點(diǎn)使得合金材料的硬度和耐蝕性受到影響。因此,研制兼具高硬度和高韌性、原材料易得的新型復(fù)合材料,成為鎢鈷類合金的理想替代物,具有重要的戰(zhàn)略和經(jīng)濟(jì)意義。 本文中,以氧化鎂(MgO)作為Co的替代材料,采用機(jī)械合金化法制備出具有納米結(jié)構(gòu)的WC-MgO復(fù)合粉末以及運(yùn)用熱壓燒結(jié)工藝獲得WC-MgO塊體復(fù)合材料。研究工作從分析復(fù)合粉末的燒結(jié)致密化過程開始,通過改善燒結(jié)體的顯微組織結(jié)構(gòu)來提高其力學(xué)性能,然后再考察該材料的腐蝕、磨損等性能。主要工作包括：研究復(fù)合粉末的燒結(jié)致密化過程；設(shè)計(jì)針對納米復(fù)合粉末的熱...

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 選題背景及研究目的
        1.1.1 選題背景
        1.1.2 代Co類硬質(zhì)合金及課題前期研究工作
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 WC類硬質(zhì)合金材料粉末的制備
        1.2.2 硬質(zhì)合金的燒結(jié)工藝
        1.2.3 新型硬質(zhì)合金的發(fā)展趨勢
        1.2.4 晶粒長大抑制劑在硬質(zhì)合金中應(yīng)用
    1.3 本論文的主要研究內(nèi)容
    1.4 研究目的及意義
    1.5 本論文中擬解決的關(guān)鍵問題
    參考文獻(xiàn)
第二章 WC-MgO復(fù)合材料的燒結(jié)致密化過程的研究
    2.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        2.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備
        2.1.2 粉末的表征及分析方法
        2.1.3 熱膨脹實(shí)驗(yàn)
        2.1.4 主燒結(jié)曲線理論
    2.2 WC-MgO納米復(fù)合粉末的制備及表征
    2.3 WC-MgO納米復(fù)合粉末的主燒結(jié)曲線建立
        2.3.1 WC-MgO納米復(fù)合粉末的致密化行為
        2.3.2 主燒結(jié)曲線的建立
    2.4 WC-MgO納米復(fù)合粉末的主燒結(jié)曲線的驗(yàn)證及應(yīng)用
        2.4.1 WC-MgO納米復(fù)合粉末主燒結(jié)曲線的驗(yàn)證
        2.4.2 WC-MgO納米復(fù)合粉末致密化過程的預(yù)測
    2.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 WC-MgO復(fù)合材料的熱壓燒結(jié)組織的研究
    3.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法
        3.1.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及參數(shù)
        3.1.2 分析測試方法
    3.2 熱壓燒結(jié)制度對WC-MgO燒結(jié)試樣組織的影響
        3.2.1 燒結(jié)溫度和保溫時間對燒結(jié)試樣組織的影響
        3.2.2 燒結(jié)試樣顯微結(jié)構(gòu)的變化
    3.3 晶粒長大抑制劑對WC-MgO燒結(jié)試樣組織的影響
        3.3.1 晶粒長大抑制劑對燒結(jié)試樣物相的影響
        3.3.2 晶粒長大抑制劑對燒結(jié)試樣的致密度和晶粒生長的影響
    3.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 WC-MgO復(fù)合材料的斷裂韌性的研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        4.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法
    4.2 載荷對WC-MgO復(fù)合材料硬度壓痕的影響
    4.3 WC-MgO復(fù)合材料的斷裂韌性
        4.3.1 壓痕斷裂韌性力學(xué)模型的確定
        4.3.2 WC-MgO復(fù)合材料的增韌機(jī)制分析
    4.4 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 WC-MgO復(fù)合材料的腐蝕及腐蝕磨損行為的研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        5.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        5.1.2 浸泡試驗(yàn)
        5.1.3 電化學(xué)測試——Tafel曲線分析法
        5.1.4 腐蝕磨損實(shí)驗(yàn)
    5.2 WC-MgO復(fù)合材料的浸泡腐蝕
        5.2.1 酸性溶液中WC-MgO復(fù)合材料的浸泡腐蝕
        5.2.2 堿性溶液中WC-MgO復(fù)合材料的浸泡腐蝕
    5.3 WC-MgO復(fù)合材料的電化學(xué)腐蝕行為
        5.3.1 腐蝕溶液種類對WC-MgO復(fù)合材料Tafel曲線的影響
        5.3.2 晶粒長大抑制劑對WC-MgO復(fù)合材料Tafel曲線的影響
    5.4 WC-MgO復(fù)合材料的腐蝕磨損
        5.4.1 腐蝕溶液種類對WC-MgO復(fù)合材料腐蝕磨損的影響
        5.4.2 酸性和堿性環(huán)境中WC-MgO復(fù)合材料的磨損規(guī)律
    5.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第六章 WC-MgO復(fù)合材料的固體顆粒沖蝕規(guī)律的研究
    6.1 實(shí)驗(yàn)材料和方法
        6.1.1 實(shí)驗(yàn)材料
        6.1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備和方法
    6.2 WC-MgO復(fù)合材料的固體顆粒沖蝕規(guī)律
        6.2.1 晶粒長大抑制劑對WC-MgO復(fù)合材料沖蝕磨損規(guī)律的影響
        6.2.2 WC-MgO復(fù)合材料的沖蝕磨損表面形貌
    6.3 微觀動力學(xué)模型(MSDM)的建立及應(yīng)用
        6.3.1 點(diǎn)陣的劃分與力的判定
        6.3.2 點(diǎn)陣間力的作用
        6.3.3 外力的作用
        6.3.4 點(diǎn)陣的位置矢量
        6.3.5 點(diǎn)陣的移動
        6.3.6 材料的磨損
        6.3.7 MSDM法模擬固體顆粒沖蝕過程
    6.4 MSDM法模擬WM-MgO復(fù)合材料的沖蝕磨損
        6.4.1 初始化條件
        6.4.2 晶粒尺寸和晶界強(qiáng)度對沖蝕磨損量的影響
    6.5 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第七章 全文總結(jié)
    7.1 論文主要結(jié)論
    7.2 主要特色和創(chuàng)新點(diǎn)
    7.3 展望
    參考文獻(xiàn)
附錄 微觀動力學(xué)模型的源程序代碼
作者攻讀學(xué)位期間發(fā)表和收錄的相關(guān)論文
致謝



本文編號：4012596