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硬质合金/钢双金属复合材料的制备及组织、性能研究

王双成

   本文在以往钢/铁基双金属复合材料研究的基础上,采用两种新的工艺方法制备了硬质合金增强钢基耐磨材料。方法一利用电磁感应加热的特点,对钢材进行型内加热,使其熔渗到铸型底部布置的硬质合金棒间隙中,获得硬质合金与钢的冶金复合(暂称这种工艺为感应熔渗工艺),并通过调整硬质合金棒间距对复合材料的制备工艺进行探讨。方法二利用堆焊技术的特点,将均匀排列、适当间距的硬质合金棒层层堆焊到低碳钢中,获得硬质合金与钢的冶金复合。应用光学显微镜、SEM、FE-SEM、EDX、XRD等手段对复合材料的显微组织、界面结构、物相组成进行了分析,并对界面结合机理进行了探讨;对不同方法及具体工艺下制备的各复合材料进行了硬度测试分析;最后,在常温三体磨料磨损实验机中,对选取的一组复合材料试样进行磨损实验,并与正火45钢作对比,磨损后,对各试样的磨损形貌及磨损机理进行分析。 研究结果表明,通过两种制备工艺均能成功制备出硬质合金/钢双金属复合材料,获得硬质合金与钢基体间的冶金结合。感应熔渗工艺中,随着硬质合金棒间距的减小,熔渗时间需要延长,并且所得复合材料中硬质合金棒表层热影响区将增大。堆焊复合工艺中,所得复合材料的硬质合金与钢基体间存在一个明显的熔焊层。XRD测试表明,两种工艺方法制得的复合材料中,均有新相Co3W3C形成。硬度测试表明,各复合试样中,硬质合金与钢基体间存在硬度过渡区;硬质合金棒面上未受热影响的区域仍保留原始硬度。 石英砂磨料磨损工况下,在载荷3.65kg时,感应熔渗工艺制得复合材料的耐磨性能最大为45钢的3.33倍(堆焊复合材料为2.7倍),随着载荷的加大,复合材料相对耐磨性能提高,在载荷5.25kg时,相对耐磨性最大达到45钢的4.88倍(堆焊复合材料为3.7倍)。磨损形貌分析表明,复合材料钢基体区的磨损机理以显微切削和微观犁沟为主,而硬质合金区磨损机理以疲劳磨损为主。……   
[关键词]:复合材料;电磁感应;硬质合金;堆焊;三体磨料磨损
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西安建筑科技大学2008年
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