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无钨钴Ti(C,N)基金属陶瓷的初步研究

谭锦颢  
【摘要】:本研究用粉末冶金方法制备了两种Ti(C,N)/TiC质量比体系的无钨钴Ti(C,N)基金属陶瓷,运用钴磁计、矫顽磁力计、XRD,SEM,EDS等分析技术,对材料的物理、力学、显微组织及微区成分进行了表征和分析,并用这些显微组织特征的差异解释了不同NbC含量、以及微量B等添加物对金属陶瓷宏观力学性能的影响。最后,研究了本实验制成的刀片与YNG151牌号刀片的铣削性能,比较在较高的切削速度下,这些金属陶瓷刀片的磨损方式和刀片寿命。 通过添加NbC含量的变化对金属陶瓷的组织结构和微区成分变化的研究,发现随着NbC含量的增加,环形相变得更加完整,粘接相分布越均匀。TiC和NbC含量的不同,影响了溶解和扩散,造成环形相与硬质相的体积分数和元素分布不同。力学性能测试表明,Ti(C,N)/ TiC质量比为3:2时,NbC含量为6 wt%的试样,其综合力学性能较好。 研究了各种微量硼化物对金属陶瓷组织成分和性能的影响,由于TiB2在烧结过程中很难与TiC发生固溶,原子排列不能实现最紧密晶面堆垛和结合;此外,由于MoB以及一些金属间化合物的生成,最终导致材料的抗弯强度和断裂韧性有所下降,但维氏硬度得到了提高。比较各种添加物的效果,当TiB2含量为0.064wt%时,其综合力学性能较好。 对比TaC和NbC两种添加剂的影响,在无钨钴Ti(C,N)基金属陶瓷体系中,NbC的溶解速率要高于TaC,NbC更能细化硬质相;并且,在液相烧结的时候, NbC将会比TaC更容易和Ti(C,N)发生固溶作用,总得看来,添加NbC的效果要强于TaC。 最后,考察3种刀片的铣削性能,可以看到刀片的失效形式以后刀面磨损为主,前刀面磨损主要是月牙洼磨损,月牙洼的扩展和热裂纹的影响,最终导致刀片崩刃。高速铣削两种不同硬度的42CrMo工件,加工较低硬度的材质时,研制的NbC含量为6wt%的刀片已经非常接近YNG151刀片铣削性能。加工硬度较高的材质时,研制的两种刀片寿命有所降低,都出现了不同程度的崩刃,断裂韧性有待进一步提高。


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