收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高致密、高强度TiC钢结硬质合金的研究

熊拥军  
【摘要】:TiC钢结硬质合金硬度高、比重小、耐磨性好,可机加工和热处理,广泛应用于工业模具、量具和抗震零件,也是航天、航空、船舶和兵器等领域用耐磨零件的重要制备材料。目前,我国军工和高科技领域用TiC钢结硬质合金基本依靠国产,与国外同类材料相比,国产TiC钢结硬质合金常常存在孔隙率过高,材质不均匀及强度偏低等问题,致使材料在加工和使用过程中出现各种问题,如:加工成品率低,抗磨损能力不足等。粉末冶金技术可以制造原料比重差异大、成分复杂的金属复合材料,通过液相烧结的方法可使TiC相与钢基体牢固结合,并赋予材料良好的力学性能及抗磨损能力。本论文采用粉末冶金方法制备了TiC钢结硬质合金,并就制备工艺、羰基铁粉替代还原铁粉、添加稀土元素对合金性能的影响,以及合金致密化技术和组织结构等内容进行了研究,获得主要结论如下: 真空(真空度4.5×10-1pa)环境下,采用粉末冶金液相烧结方法制备了Fe-3.0Cr-3.0Mo-0.5Cu-0.4Ni-0.5C-33TiC合金,研究了粉末处理技术、成形工艺和烧结工艺等因素对合金性能的影响。高能球磨过程中,元素Fe与Mo、C、 Cu、Ni等组元发生合金化反应,形成Fe的固溶体,随着球磨时间的增加,合金组织细化,成分均匀性增加;压坯密度随着成形压力的增加而提高,但成形压力相同时,冷等静压成形合金的抗弯强度、硬度和密度均高于模压成形;在一定范围内,合金的抗弯强度、硬度和密度随最终烧结温度的升高和保温时间的增加而提高,当最终烧结温度为1420℃,保温时间1h时,合金综合性能最佳。 以羰基铁粉替代还原铁粉制备了相同成分的TiC钢结硬质合金,研究发现:在TiC钢结硬质合金中添加羰基铁粉可以改善粉末成形性能,使压坯密度更高,促进烧结进程,使烧结温度降低。提出羰基铁粉粒度小,装模过程可充填大颗粒间隙,呈圆形,成形过程在粉末颗粒之间滚动,减小粉末流动及变形阻力,是改善成形性能的主要原因。比表面积大、原子迁移距离缩小是促进烧结进程的主要原因。经1400℃烧结后,与未添加羰基铁粉的合金相比,添加30%羰基铁粉的合金力学明显提高,硬度由77.5HRA提高到81.8HRA,抗弯强度由1123MPa上或到1447MPa。 制备了含微量稀土(RE)的TiC钢结硬质合金,比较了Fe-RE中间合金和CeO2两种不同添加形式对合金性能的影响。实验结果表明:以Fe-RE中间合金的形式添加RE效果更好,在球磨和烧结过程中,RE对合金粉末具有明显的脱氧和保碳作用,有助于不同组元间润湿性的提高,从而有利于致密化进程,达到减小孔隙率的目的。提出在液相烧结过程中,稀土聚集于TiC颗粒表面,使其表面能降低,阻碍TiC在液相中的溶解-析出过程,抑制TiC晶粒的长大。Fe-RE添加量为0.8%时,合金综合性能最佳。 研究了锻造及热等静压工艺对钢结硬质合金致密性的影响。研究发现:采用自行设计锻模锻造时,合金受力状态有利于抑制裂纹的形成与扩展,合金开裂现象显著减少。通过锻造,合金中的孔隙变小或消失,TiC及其它碳化物脆性相碎裂细化,分布趋于均匀,力学性能提高。通过极差实验,确定了该合金的理想热等静压参数为:压力:140MPa;温度:1260℃;保温保压时间:0.5h。经过热等静压处理,合金在烧结过程中产生的孔洞等组织缺陷减小或消失,材料更加致密,材料综合性能明显提高。将锻造与热等静压工艺结合,合金的组织及性能改善更加明显,硬度达到86.8HRA,抗弯强度达到1677MPa。 组织结构研究发现:烧结和热等静压过程中,TiC在基体液相中存在溶解-析出过程,伴随这一过程,小尺寸TiC颗粒减小或消失,大尺寸TiC颗粒长大且形状变得更加圆滑。本研究制备TiC钢结硬质合金界面处存在成分过渡,且无界面反应物生成,TiC相与基体结合良好。断口分析发现:基体断裂面表现为具有脆性特征的准解理断裂,TiC相断裂特征受颗粒尺寸影响,尺寸较大的TiC颗粒(2μm)以解理断裂为主,尺寸较小(1μm)的表现出沿晶断裂特征。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 熊拥军;李溪滨;刘如铁;赵福安;;高能球磨对TiC钢结硬质合金孔隙度影响的研究[J];硬质合金;2006年02期
2 宋桂香;刘均海;黄继华;张建纲;;TiC/Cr18Ni8不锈钢钢结硬质合金原位反应合成研究[J];材料科学与工艺;2007年02期
3 刘均波;王立梅;刘均海;黄继华;;粘结相对原位合成TiC钢结硬质合金组织结构和性能的影响[J];粉末冶金技术;2007年04期
4 刘均波;;原位合成TiC/Ni40钢结硬质合金组织与性能研究[J];潍坊学院学报;2007年04期
5 杜国臣;刘均波;魏志贞;;原位生成TiC/Cr19Al3钢结硬质合金材料的制备与性能[J];热加工工艺;2008年14期
6 熊拥军;李溪滨;刘如铁;赵福安;;热等静压工艺对新型TiC钢结硬质合金组织及磨损性能的影响[J];润滑与密封;2007年04期
7 刘均波;王立梅;刘均海;;原位反应合成TiC/Cr18Ni8不锈钢钢结硬质合金组织结构[J];金属热处理;2007年05期
8 刘均波;;原位合成TiC/Cr19Al3钢结硬质合金组织与性能[J];焊接学报;2008年02期
9 熊拥军;李溪滨;刘如铁;赵福安;;高能球磨对新型TiC钢结硬质合金组织和性能影响的研究[J];粉末冶金技术;2006年03期
10 尹延国;WC 型钢结硬质合金表面强化层的应用[J];水利电力机械;1998年05期
11 王淦绪;;谈谈钢结硬质合金的加工[J];机械工人.冷加工;1982年02期
12 赵锡卫;;钢结硬质合金热模具在我厂的应用[J];机械工人.热加工;1984年08期
13 李雨泽;戎晓明;;GT35钢结硬质合金应用于耐火砖成型模具获得成功[J];湖南冶金;1985年06期
14 李良福;钢结硬质合金在工业中的应用[J];硬质合金;2000年02期
15 ;GT35钢结硬质合金制造冲裁模具加工工艺[J];电机与控制应用;1976年03期
16 唐华生;钢结硬质合金应用技术[J];钢铁钒钛;1989年04期
17 胡心洁,于庆国;钢结硬质合金在瓷砖模具中的应用[J];模具工业;1999年09期
18 朱波,袁哲俊,张飞虎,赵清亮;ELID超精密磨削钢结硬质合金及其表面质量分析[J];中国机械工程;2000年08期
19 王澈,钟涛兴,周美玲;WC钢结硬质合金再生研究[J];硬质合金;2001年03期
20 尤显卿,郑玉春,程娟文,黄曼平,袁根福,左其福;一种新型模具材料DGJ W40钢结硬质合金[J];模具工业;2002年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王澈;钟涛兴;周美玲;;WC基钢结硬质合金再生研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
2 陈少平;董凤;王福明;胡利方;梁连杰;孟庆森;;梯度金属陶瓷(TiC)_pNi与Ti电场燃烧扩散连接界面组织及性能[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年
3 廖鸣;晁焕清;李石林;;TM52钢结硬质合金在破岩滚刀上的应用[A];21世纪全国耐磨材料大会——第九届全国耐磨材料磨损失效分析与抗磨技术学术会议论文专辑[C];2000年
4 徐文良;;厚壁管挤压缩口成形工艺研究[A];第八届全国塑性加工学术年会论文集[C];2002年
5 徐文良;;厚壁管挤压缩口成形工艺研究[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
6 张志恒;;高强韧钢结硬质合金[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年
7 丁刚;强颖怀;;复合电渣冶金法制造钢结硬质合金复合轧辊新工艺[A];全国轧辊技术研讨会论文集[C];2005年
8 李星;孙广富;欧钢;;卫星双向时间比对系统中的高精度时间间隔计数器设计[A];2005年全国时间频率学术交流会文集[C];2005年
9 林国标;黄继华;张建纲;毛建英;李海刚;;SiC陶瓷与Ti合金的Ag-Cu-Ti-TiC复合钎焊研究[A];第十一次全国焊接会议论文集(第1册)[C];2005年
10 蒋建清;;Ti-Al-C-N高硬度复合薄膜的研究[A];2010年海峡两岸功能性复合材料论坛论文集[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 熊拥军;高致密、高强度TiC钢结硬质合金的研究[D];中南大学;2011年
2 黄万群;Al_2O_3-TiC复合陶瓷/钢扩散焊接头微观结构及断裂研究[D];山东大学;2012年
3 曹磊;熔铸法制备TiC/Ti-6Al-4V复合材料组织与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 曹磊;熔铸法制备TiC/Ti-6Al-4V复合材料组织与力学性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 丁海民;铝熔体中TiC合成与演变的研究[D];山东大学;2010年
6 孙金峰;MA制备非化学计量比TiC_x和TiN_x及其烧结特性的研究[D];燕山大学;2010年
7 杨学锋;碳化钛基陶瓷拉丝模的研究开发及其相关基础理论研究[D];山东大学;2006年
8 赫庆坤;抽油泵柱塞表面激光合成TiC/NiCrBSi熔覆层研究[D];中国石油大学;2009年
9 沈孝芹;Al_2O_3-TiC/W18Cr4V扩散连接界面结构及应力分布研究[D];山东大学;2010年
10 于丽娜;铝合金中TiB_2、TiC界面过渡区(相)的研究[D];山东大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王红锐;氩弧堆焊制备TiC颗粒增强铝基复合材料涂层[D];郑州大学;2011年
2 孙斌斌;高能球磨法制备TiC陶瓷涂层的显微组织及力学性能研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 刘为亮;钇与TiC对AlCrFeNiCo高熵合金组织及性能的影响[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 尹来胜;TiC颗粒增强高温钛合金基复合材料组织与性能研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
5 丛长林;钢基体表面TiC/TiN强化层的组织与性能[D];吉林大学;2012年
6 陈勇;TiC-Ni金属陶瓷高温力学性能研究[D];华北电力大学(北京);2010年
7 胡加瑞;热加工对TiC颗粒增强钛基复合材料组织与性能的影响[D];中南大学;2011年
8 姜琨;Al-Ti-C中间合金TiC尺度分布及其界面富Ti过渡区形成机制的研究[D];山东大学;2010年
9 马晓光;铝熔体反应合成TiC的微观形貌与生长机制研究[D];山东大学;2010年
10 马坤鹏;TiC颗粒增强ZA35合金相关性能及应用研究[D];辽宁工程技术大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 于姝婷;电子邮件再次提速[N];经济消息报;2000年
2 高宏适;TiC析出形态对含B渗碳钢特性的影响[N];世界金属导报;2011年
3 中国普天信息产业集团公司总裁 欧阳忠谋;携手创造新世纪辉煌[N];中国电子报;2001年
4 记者 李瀛寰;首信今年目标256亿[N];中国计算机报;2001年
5 木顺;网络通信迈向成熟化[N];中国贸易报;2000年
6 本报记者 霍皓迪;感受“融合通信”[N];通信产业报;2001年
7 洪峻;融合带来新商机[N];中国计算机报;2000年
8 胜杉;联接明天[N];中国工商报;2000年
9 记者 张春红;数控技工短缺有望缓解[N];中国劳动保障报;2002年
10 聂晓阳 本报记者 田一珊;“三高”盈亏难以浮出水面[N];中国经营报;2001年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978