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M42/45钢双金属复合材料的制备及其连接机理研究

作　者: 游航
导　师: 徐金富
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: M42粉末高速钢 45钢双金属复合材料放电等离子烧结机理
分类号: TB331
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文采用放电等离子烧结(SPS)技术制备了M42/45钢双金属复合材料,并对其烧结工艺进行了研究和优化。根据M42/45钢双金属复合材料相界面处的组织结构特征、SPS烧结的过程和原理及传统的连接理论提出了连接机制模型,同时探讨了其相界面形成过程及连接机理。结果表明：(1)随着烧结温度的升高,M42高速钢的硬度呈先增后降的趋势,970℃时达到最大值,M42高速钢中孔隙减少,组织变得致密,复合界面处孔隙也减少。随着烧结时间的延长,M42高速钢的硬度呈先增后降的趋势,12min时达到最大值,M42高速钢中孔隙减少,组织变得致密,复合界面处孔隙也减少。(2)优化后的M42/45钢双金属复合材料的SPS最佳烧结工艺条件为：升温阶段压强为50MPa,在保温及其随后的冷却阶段保持70 MPa的压强；烧结温度970℃；保温时间12min；在冷却开始阶段,以100℃/min的速度冷却至800℃,然后以20℃/min的冷却速度冷却至400℃,随后炉冷。(3)最佳工艺条件下制备的M42/45钢双金属复合材料：接头处未发生整体的变形,无裂纹和大的孔洞等宏观缺陷,界面结合紧密；M42高速钢中碳化物颗粒细小均匀,弥散分布在基体上,过渡层处无明显界面存在；接头过渡层中的成分、显微硬度均呈梯度变化,界面两侧有元素的扩散；界面结合强度可达542MPa。(4)M42/45钢双金属复合材料界面连接过程可分为三个阶段：物理接触阶段、熔合区域形成阶段和扩散结合阶段；其分别对应于三种不同的连接机理：机械作用机理、熔合作用机理和扩散作用机理,且这三个阶段不是截然分开的,而是相互交叉进行,最终在接头连接区域由于扩散、再结晶等过程形成固态冶金结合。

M42/45钢双金属复合材料的制备及其连接机理研究

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