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纳米稀土改性WC-Co硬质合金的研究

刘娟  
【摘要】: 本文以硬质合金为应用背景,向普通微米级的WC-Co硬质合金中加入了纳米稀土添加剂进行改性。利用扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、维氏硬度、抗弯强度、断裂韧性、冲击韧性、冲击磨料磨损等多种试验手段对纳米稀土添加剂改性后的硬质合金的微观组织和力学性能及其相关的影响因素进行了系统的研究,确定出了较佳的制备工艺方案。 本文从材料设计的角度确定了RE/TiC和RE两种纳米添加剂。结合工艺试验,调整材料成分配比及工艺参数成功制备出了致密度达到99.7%的高致密硬质合金。 矫顽磁力测试及微观组织观察(SEM)结果表明加入纳米稀土添加剂后,晶粒尺寸明显减小,其作用机理主要为细晶强化。 能谱分析(EDS)结果表明烧结温度为1450℃,球磨时间为36h时制备的硬质合金,纳米稀土添加剂分散均匀性较好,致密度较高。 常规力学性能测试结果表明加入RE纳米添加剂后硬质合金的硬度、抗弯强度、断裂韧性、冲击韧性均有提高,如RE纳米添加剂添加量为0.1%的WC-Co硬质合金的抗弯强度、断裂韧性、冲击韧性都明显高于未加入添加剂的试样,分别提高了17.5%、11.5%和31.5%。 断口形貌表明其断裂机制为穿晶和沿晶的脆性断裂,加入纳米添加剂后合金晶粒间的结合更好。 冲击磨料磨损测试结果表明加入RE/TiC纳米和RE纳米添加剂后试样耐磨性能都有较大提高,其中提高幅度较大的提高了一倍以上。


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