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喷涂用超细晶WC-TiC-TaC-Co硬质合金的研究

作　者: 陈巧旺
导　师: 蒋显全
学　校: 西南大学
专　业: 材料学
关键词: 超细晶硬质合金 抑制剂 Co含量 渗氮处理 喷涂
分类号: TF125.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本文采用粉末冶金工艺,以WC-Co合金为基体,通过添加不同含量及配比的TiC／TaC复合抑制剂来制备超细晶WC-TiC-TaC-Co硬质合金。使用HVS-30ZB/LCD数字式维氏硬度计、GADABINI SUM5型拉力机等设备测量合金的硬度及强度等机械性能；使用Mettler-Toledo AL/AB-N分析天平、YSK-1型矫顽磁力计分别测量合金的密度和矫顽磁力等物理性能；使用DX-2000型XRD分析合金中的物相组成；使用Zeiss金相显微镜、TESCAN W-SEM和JSMLV-5610 SEM扫描电子显微镜来观察和分析其微观结构和成分组成。根据以上各种分析测试结果来综合讨论TiC/TaC复合抑制剂对WC晶粒的抑制效果。然后改变其Co含量,制备不同Co含量的合金样品,通过分别测定其密度、矫顽磁力、抗弯强度、硬度以及显微结构等性能参数来研究Co含量变化对超细晶WC-TiC-TaC-Co硬质合金组织和性能的影响,最后对合金进行渗氮处理,初步探讨渗氮对合金组织的影响。分别得出以下结论：(1)复合抑制剂TiC/TaC的加入量和配比量对合金的性能有着重要影响,在本实验条件下,配比量为WC-1.4TiC-1.5TaC-6Co时合金的综合性能最好,硬度为HV(30)=1863.2,抗弯强度为2318Mpa,矫顽磁力为29.3KA／m,致密度达到98.69%。(2)随着TiC加入量的增加,合金的硬度增加；相比之下,TaC的抑制效果更明显,TaC的加入通过影响合金的晶粒度来影响合金的硬度。适当的调节抑制剂的加入量可以控制合金的晶粒度,获得较高硬度的合金,在本实验条件下,配比量为WC-1.5TiC-1.4TaC-6Co时合金的硬度最高,为HV(30)=1999.6。(3)适量增加TaC的含量可以提高合金的抗弯强度,但过量的抑制剂会恶化硬质相与粘结相的润湿性,给合金强度带来不利影响,降低合金的抗弯强度。(4)合金的矫顽磁力变化趋势与硬度大体相似,随着合金中WC晶粒的细化而增加。由于WC-TiC-TaC-Co合金中硬质相的成分复杂,因此矫顽磁力值只能作为一个参考数据,间接反应WC晶粒的大小。(5)合金的致密度变化趋势与抗弯强度大体相似,随着合金中粘结相对硬质相润湿性的改善而增加。(6)Co含量增加可以增加合金的抗弯强度和致密度,但会降低合金的硬度和矫顽磁力。(7)渗氮处理可以改变合金表面区域的微观结构,制备出富Ti而贫Co的梯度层。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-9
第1章 绪论  9-24
  1.1 硬质合金起源及其特点  9-10
  1.2 超细硬质合金的特点及技术现状  10-14
    1.2.1 超细硬质合金的特点  10
    1.2.2 超细硬质合金的技术现状  10-14
  1.3 超细硬质合金的应用及性能要求  14-16
    1.3.1 木材加工  14-15
    1.3.2 金属加工  15
    1.3.3 电子行业  15-16
  1.4 超细硬质合金的性能表征及测量方法  16-20
    1.4.1 硬质合金的晶粒度  16-17
    1.4.2 硬度  17-18
    1.4.3 抗弯强度  18
    1.4.4 矫顽磁力  18-19
    1.4.5 密度  19
    1.4.6 金相分析  19-20
  1.5 硬质合金的发展趋势  20-21
    1.5.1 多样化的并购方式  20-21
    1.5.2 在自身强项领域扩大用户群  21
  1.6 选题的意义及研究内容  21-24
    1.6.1 选题意义  21-22
    1.6.2 研究内容  22-24
第2章 实验方法  24-30
  2.1 试样的制备方法及设备参数  24-27
    2.1.1 配料  24-25
    2.1.2 球磨  25
    2.1.3 干燥  25-26
    2.1.4 搀胶和制粒  26
    2.1.5 压制  26
    2.1.6 烧结工艺和烧结炉  26-27
  2.2 渗氮热处理工艺  27-28
  2.3 性能检测  28-30
    2.3.1 密度  28
    2.3.2 矫顽磁力  28
    2.3.3 抗弯强度  28
    2.3.4 硬度  28-29
    2.3.5 物相分析  29
    2.3.6 金相观察  29-30
第3章 实验结果  30-34
  3.1 不同TiC/TaC含量下WC-TiC-TaC-Co合金的性能  30-32
    3.1.1 不同TiC/TaC含量下合金的硬度  30
    3.1.2 不同TiC/TaC含量下合金的抗弯强度  30
    3.1.3 不同TiC/TaC含量下合金的矫顽磁力  30
    3.1.4 不同TiC/TaC含量下合金的密度和致密度  30-31
    3.1.5 合金中WC的晶粒度  31-32
  3.2 不同Co含量下合金的性能  32
  3.3 渗氮处理对合金组织的影响  32-34
第4章 分析讨论  34-48
  4.1 TiC/TaC复合抑制剂对WC-TiC-TaC-Co合金性能的影响  34-39
    4.1.1 TiC/TaC复合抑制剂对WC-TiC-TaC-Co合金硬度的影响  34-35
    4.1.2 TiC/TaC复合抑制剂对WC-TiC-TaC-Co合金抗弯强度的影响  35-36
    4.1.3 TiC/TaC复合抑制剂对WC-TiC-TaC-Co合金矫顽磁力的影响  36
    4.1.4 TiC/TaC复合抑制剂对WC-TiC-TaC-Co合金密度和致密度的影响  36-37
    4.1.5 TiC/TaC复合抑制剂对WC晶粒度的影响  37-38
    4.1.6 X衍射分析TiC/TaC复合抑制剂对WC-TiC-TaC-Co合金成分的影响  38-39
  4.2 Co含量变化对WC-TiC-TaC-Co合金性能的影响  39-42
    4.2.1 Co含量变化对WC-TiC-TaC-Co合金硬度的影响  39-40
    4.2.2 Co含量变化对WC-TiC-TaC-Co合金抗弯强度的影响  40-41
    4.2.3 Co含量变化对WC-TiC-TaC-Co合金矫顽磁力的影响  41
    4.2.4 Co含量变化对WC-TiC-TaC-Co合金致密度的影响  41-42
  4.3 渗氮处理对合金组织的影响  42-45
  4.4 实际应用  45-48
第5章 结论  48-49
参考文献  49-54
致谢  54-55
硕士期间发表的论文  55

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 冶金技术 > 粉末冶金（金属陶瓷工艺） > 粉末冶金制品及其应用 > 硬质合金及超硬材料制品
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