VC、CrC对WC-6.5%Co超细硬质合金组织和性能的影响

摘要

实验以WC、Co、VC、Cr3C2为原料，通过向WC-6.5％Co中分别添加晶粒长大抑制剂VC、Cr3C2、VC/Cr3C2来研究和对比其对超细硬质合金WC-6.5％Co的组织和性能的影响，分析晶粒长大抑制剂VC、Cr3C2在超细硬质合金中的存在形式和作用方式，优化出最佳的晶粒长大抑制剂及其添加量。
　　 第一章绪论部分首先简要介绍了硬质合金所具有的特性和分类，然后总结论述了硬质合金晶粒细化的历程和晶粒长大抑制剂的研究概况，最后简要描述了本实验过程中所需原料的一些基本性质。
　　 第二章主要介绍了试样的制备及其性能测试方法。采用粉末冶金方法通过真空烧结制备试样。试样制备完成后，通过万能试验机、光学显微镜、硬度仪、SEM、EDS、XRD等设备和手段，测试和观察试样的气孔率、抗弯强度、维氏硬度、断裂韧性、组织形貌、物相等。
　　 第三章和第四章分别总结和分析对比了VC、Cr3C2、VC/Cr3C2对超细合金WC-6.5％Co组织和性能的影响。实验结果表明：1)晶粒长大抑制剂VC、Cr3C2、VC/Cr3C2对超细合金WC-6.5％Co都起到了明显的细化晶粒和缩小晶粒尺寸分布范围的作用，且随着抑制剂含量的增加，晶粒都呈逐步细化的趋势，其中VC的影响最为明显，VC/Cr3C2次之，Cr3C2最弱。VC、Cr3C2、VC/Cr3C2添加量都为1.5％时，WC晶粒尺寸从未添加抑制剂的0.55μm分别减小到0.15μm、0.3μm、0.2μm。2)VC、Cr3C2、VC/Cr3C2都使得合金的硬度上升，抗弯强度和韧性下降，随着抑制剂含量的增加，硬度基本上呈上升趋势，强度和韧性基本上呈下降的趋势。VC对合金硬度的提高最为明显，但同时对强度和韧性的降低也最为严重，VC/Cr3C2对硬度的提高和对强度、韧性的降低次之。3)在未添加抑制剂和添加Cr3C2、VC/Cr3C2的合金的XRD物相分析中，检测出游离石墨相，但在添加0～1.5％VC的合金中并未发现游离石墨相。4)在添加VC的合金中检测到一种包含W、V、C元素的物相，该物相晶粒尺寸近纳米级。5)以抗弯强度和断裂韧性为依据，优化合金成分，WC-6.5％Co-0.5％VC-0.5％Cr3C2的综合性能最好，硬度值高达20.8 HV10(Gpa)，韧性为8.5Mpa·m1/2。第五章对实验的主要研究成果和实验过程中的经验和教训进行了总结，对未来工作提出了建议。

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致谢

第一章 绪 论

1.1 前言

1.2 硬质合金的定义及其性能

1.2.1 硬质合金的定义

1.2.2硬质合金的性能

1.3 硬质合金的分类

1.4硬质合金的理论研究

1.4.1 硬质合金的烧结理论

1.4.2 烧结过程中的收缩和多孔性

1.4.3 硬质合金结构理论

1.4.4硬质合金断裂机理

1.5 硬质合金晶粒细化的研究历程

1.5.1 硬质合金晶粒的细化及晶粒长大抑制剂在其中的应用

1.5.2超细硬质合金简述

1.5.3 晶粒长大抑制剂

1.6实验所用粉末的一些性能

第二章 试样的制备及组织和性能的测试

2.1 方案构思及设计

2.1.1 方案构思

2.1.2 方案设计

2.2 试样的制备

2.2.1 原始粉末的准备

2.2.2所需粉末质量的计算

2.2.3 球磨

2.2.4 造粒

2.2.5 压制成型

2.2.6 脱胶和烧结

2.3 组织和性能的观察与测试

2.3.1 致密度的测定

2.3.2 抗弯强度的测试

2.3.3 硬度的测定和韧性的计算

2.3.4 金相检查

2.3.5 XRD物相分析

2.3.6 SEM观察和EDS分析

第三章 VC和Cr3C2对硬质合金组织的影响

3.1 VC对合金组织的影响

3.2 Cr3C2对合金组织的影响

3.3 VC／Cr3C2对合金组织的影响

3.3.1 VC／Cr3C2复合添加时成分的优化

3.3.2 VC／Cr3C2对合金组织的影响及分析

3.4 VC和Cr3C2的单独和复合添加对组织影响的对比

第四章 VC和Cr3C2对硬质合金性能的影响

4.1 VC和Cr3C2添加前后的XRD物相分析结果

4.2 VC和Cr3C2的添加对合金性能的影响

4.2.1 VC和Cr3C2的添加对硬度的影响

4.2.2 VC和Cr3C2对抗弯强度的影响

4.2.3 VC和Cr3C2对韧性的影响

4.2.4 VC和Cr3C2单独或复合添加对性能影响的对比

第五章 全文总结以及对未来工作的建议

4.1 全文总结

4.2 对工作的总结和建议

参考文献

硕士期间发表论文情况