WC-Co硬质合金精密级进模断裂失效研究

对精密级进模常用材料WC-Co硬质合金进行了研究,对高速冲裁过程中磨损断裂的硬质合金级进模样件进行了金相观测和能谱分析,对比了模具工作表面在断裂前后组织结构和Co元素含量的不同,分析了硬质合金级进模磨损断裂的微观过程,得出的结论是Co元素的丢失是造成高速冲裁中硬质合金级进模磨损断裂的重要微观原因.     

基于Co元素含量检测的冲裁模具磨损研究

通过对冲裁过程中的摩擦力的分析,可知凸模侧壁和凸模端面与板料之间的摩擦力最大,磨损也最剧烈。结合骨架理论和复合强化理论,硬质合金模具的磨损状况可以通过凸模Co元素的损失百分率表达。运用正交设计准则,进行了不同工艺参数组合的实冲实验。通过检测冲裁后的凸模Co元素的损失百分率,分析了不同工艺参数对模具磨损的影响。     

粉末冶金模压制成型中硬质合金模体非断裂失效研究

通过对硬质合金模体宏观失效形貌和微观失效机制进行分析,并结合压制成型工艺分析了影响硬质合金模体非断裂失效的因素。研究结果表明:粉末冶金模压制成型中硬质合金模体非断裂失效形式为模体成型区磨损;非断裂失效机制为磨料磨损和接触疲劳磨损;除模体材料、压坯形状和粉末性能外,单位压制压力是硬质合金模体非断裂失效的主要影响因素。     

多工位高速冲压级进模具错层模板结构

分析平行模板结构的级进模具,由于受到模板厚度的限制,模具凸模长度较长。当凸模截面尺寸小,且采用硬质合金材料时,凸模抗冲击性能差,冲裁中易发生折断。该类模具结构不适合采用高速精密级进冲模加工产品尺寸小、生产批量大的电子产品。文章提出一种新型错层模板模具结构,有效缩短冲裁凸模长度,提高了硬质合金凸模抗冲击性能,避免凸模在高速冲压条件由于振动发生折断。     

基于Co元素的冲压模具磨损的仿真预测

以0.2 mm的C5210R-EH磷青铜材料冲裁过程中的模具磨损作为研究对象,分析了板料冲裁变形过程中的接触摩擦情况。基于骨架理论和复合强化理论,运用Co元素的变化量对凸模的磨损进行评价,借助DEFORM-2D软件对板料冲裁变形过程中的凸模磨损分布情况进行有限元仿真,分析了冲裁工艺参数对Co元素的变化量以及凸模磨损的影响变化趋势。研究结果表明:凸模端面的磨损量远小于侧壁的磨损量;凸模的磨损深度以及Co元素的变化量随着冲裁间隙的不断增大而减小,随着冲裁速度的不断增大而逐渐增加,而随着凸模刃口圆角半径的逐渐增大则呈现出先减小后增大的变化趋势,研究结果为冲压模具磨损的仿真预测提供了一种评价方法。     

高速冲压多工位精密硬质合金级进模设计与制造

以簧片级进模的设计为例，介绍了高速冲压硬质合金级进模的结构，特别是在模具精度的保证、凸模与凹模的可调整性和关键零件的设计、材料的取用和加工等方面进行了重点阐述。     

铸钢表面电火花沉积层摩擦磨损性能

采用新型电火花沉积设备,把WC-4Co陶瓷硬质合金材料沉积在铸钢材料上,制备了电火花沉积合金涂层,用SEM、XRD等技术研究了沉积层的物相、微观组织结构、元素分布、显微硬度及室温高温耐磨性能及磨损机理。结果表明:沉积层主要由Fe3W3C、Co3W3C和Fe2C等相组成;沉积层与基体呈冶金结合,过渡层出现一些柱状晶和树枝状晶组织结构,沉积层中细小的Fe3W3C和Co3W3C等硬质相颗粒弥散分布于Fe2C基体上。沉积层的平均显微硬度为1803.2 HV;室温下沉积层的耐磨性和300℃高温条件下沉积的耐磨性分别比同样条件下铸钢材料的磨损性能提高了2.5倍和3.4倍;不论室温还是300℃高温条件下沉积层的磨损机理主要是粘着磨损、疲劳磨损、氧化磨损和磨粒磨损的综合作用,细小的弥散分布的硬质相是沉积层硬度及耐磨性提高的主要因素。     

高精度多工位空调翅片硬质合金级进模的设计

从设计、制造和使用方面介绍了湖南钻石硬质合金工具有限公司研制的高精度多工位空调翅片硬质合金级进模。此级进模采用硬质合金作凸凹模材料，综合了拉伸、切口、压形、冲孔、翻边、切边开条、异型切、虚线切、切断等功能，集机械、电子、气液动、数控于一体，属大型、高精度、高效率、高寿命多工位级进模。     

蕾丝状富Co团聚组织与Co粉中硬团聚现象研究

硬质合金顶锤是WC-Co合金大制品与极端服役工况的典型代表。服役过程中硬质合金顶锤的异常失效是困扰超硬材料与硬质合金顶锤生产企业的棘手问题。本文采用扫描电镜、能谱分析以及X射线衍射分析等研究手段对硬质合金顶锤碎片与硬质合金生产用Co粉进行了观察与分析,报道了异常失效顶锤碎片微观组织结构中存在含K、Na、Ca、S、Cl、O等杂质元素、周长超过100μm的脆性蕾丝状富Co团聚组织,以及Co粉中存在因杂质与还原烧结效应导致的、外表光滑、尺度高达10μm的致密硬团聚微观缺陷。其中,富Co团聚组织中K、Na、Ca、S、Cl等杂质元素的总质量分数高达2.8%～3.45%。通过引证关联分析,认为两种缺陷之间存在一定的相关性,建议硬质合金生产企业在采购Co粉时必须重视对粉末微观质量的分析与检测。     

电压极冲片自动叠片硬质合金级进模设计

本文介绍了电压、电压极叠片硬质合金级进模的排样设计、模具结构,还详细介绍了模具主要零件的制造要点。     

铈对Fe-Ni-Cr合金耐磨耐蚀性能的影响

根据磨蚀理论,设计了一种含Ce耐磨耐蚀合金,用SEM、X-ray对磨损形貌进行了观察分析.结果表明,加入Ce可以获得致密化程度较高、分布均匀的组织,明显增加了合金碳化物中铬的含量,使碳化物的显微硬度提高,表面有CeFe7新相产生,并引起奥氏体、铁素体含量的增加,改变了试样表面的微观结构,从而提高了Fe-Ni-Cr合金的耐磨耐蚀性能.     

激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究进展

钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强等显著优点,在航空航天、海洋工程等领域具有广阔的应用前景。然而,钛合金硬度低、耐磨性差,严重制约其在摩擦工况下的使用寿命。激光熔覆技术具有生产效率高、热影响区窄、结合强度高、组织致密等优势,被广泛用于钛合金零部件表面改性和熔覆修复。高硬、高模量碳化钛的热物性参数与钛合金基材相近,常被选作激光熔覆钛基复合涂层的增强相,以提高其耐磨性。介绍了碳化钛的晶体结构、生长形态和性能特点。综述了碳化钛增强钛基激光熔覆材料体系以及工艺参数对熔覆层成形质量、宏观形貌和微观组织的影响。重点从碳化钛增强相的分布、数量、尺度以及相结构等方面,论述了碳化钛增强钛基激光熔覆层的组织特征,同时阐述了碳化钛强化机制,讨论了碳化钛增强钛基激光熔覆层组织特征与耐磨性能的内在关联性。最后提出了目前激光熔覆碳化钛增强钛基复合涂层研究中存在的问题与展望。     

铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的三体磨损行为

采用无压浸渗工艺制备了铸造碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体材料,胎体材料组织均匀,胎体中碳化钨颗粒完整,碳化钨颗粒与铜合金基体形成均匀扩散层。重点研究了PDC钻头胎体的三体磨料磨损行为和磨损机理。结果表明:铸造碳化钨颗粒形貌是影响PDC钻头胎体三体磨料磨损行为的主要因素。相对于破碎铸造碳化钨,球形碳化钨内部微裂纹少且无应力集中,具有耐磨增效作用,可显著提高PDC钻头胎体材料的三体磨损性能。球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的相对耐磨性是破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的10倍。破碎碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面呈现大量铜合金基体犁沟,多角状碳化钨颗粒被磨损变圆滑;而球形碳化钨颗粒增强PDC钻头胎体的磨损表面碳化钨颗粒突出林立,少量碳化钨颗粒被折断或发生破裂。     

钒对铁基碳化钨耐磨堆焊层组织和性能的影响

在自研制的碳化钨管状药芯焊条中添加不同含量的钒元素（0%~3%）并制备堆焊合金,通过SEM,XRD,EDS等研究分析手段,研究不同钒含量对碳化钨耐磨层组织性能的影响规律.结果表明,钒含量与堆焊层中碳化钨颗粒的溶解程度密切相关,钒优先将碳化钨颗粒分解出的碳原子以碳化钒形式固定,从而抑制了碳化钨颗粒的分解,钒元素含量决定了碳化钨溶解的强弱,含有2%钒元素的堆焊层中生成适量碳化钒有效抑制了碳化钨的溶解.钒元素的加入还能强化碳化钨堆焊层基体金属的硬度,降低堆焊层中碳化钨颗粒剥落的风险,有效提高了堆焊层的耐磨性.     

纳米 Y2 O3 对过共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金表面微观组织与耐磨性的影响

目的研制一种新型添加纳米Y2O3的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金,改善堆焊合金粗大的初生M7C3碳化物,提高堆焊合金的耐磨性。方法采用明弧堆焊的方法制作堆焊合金,用金相电子显微镜对其表面微观组织进行观察,用洛氏硬度计对其表面硬度进行测量,用砂带摩擦磨损试验机对其表面耐磨性进行评价,用扫描电子显微镜对其磨损形貌进行观察。最后,利用错配度理论对M7C3的细化机理进行分析。结果过共晶Fe-Cr-C堆焊合金由初生M7C3和共晶组织(共晶M7C3、奥氏体及部分马氏体)组成。未添加Y2O3的堆焊合金初生M7C3比较粗大,其平均尺寸在22μm,硬度为55HRC,磨损量为0.85mg/mm2。经纳米Y2O3改性之后,堆焊合金的初生M7C3尺寸变小,其平均尺寸为16μm,硬度为57HRC,磨损量减少为0.59 mg/mm2,Y2O3的(001)面与正交M7C3的(100)面之间的二维错配度为8.59%。结论 Y2O3可以成为M7C3的非均质形核核心,从而细化了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的初生M7C3碳化物,提高了过共晶Fe-Cr-C堆焊合金表面耐磨性。     

离心法制备复合材料环的组织和性能

通过离心铸造法制备了外加WC颗粒增强铁基复合材料环,研究了复合材料环表面工作层内WC颗粒分布、界面结构、基体组织和力学性能以及高速磨损性能。结果表明:采用离心铸造法制备的外加WC颗粒增强铁基复合材料环是由外部WCP/Fe-C工作层和芯部Fe-C合金层组成的复合结构,其复合材料工作层厚度约30 mm,复合材料层中WCP分布均匀,体积分数约80%,复合层硬度80～85 HRA,芯部基体组织为贝氏体、石墨和少量复合碳化物,芯部基体硬度为73～76 HRA,冲击韧性大于10J/cm2,复合材料磨损率远低于高速钢,与WC硬质合金相当。     

氩气保护下碳化钨对镍基合金熔覆层组织及耐磨性的影响

目的改善Q235钢板的耐磨性,以取代65Mn在振动筛筛板中的应用。方法采用电阻丝加热非真空熔覆技术,在氩气保护条件下于Q235钢表面制备碳化钨/镍基合金复合熔覆层。通过SEM和XRD观察分析熔覆层与基体的结合方式、碳化钨分布、熔覆层组织及相组成,通过硬度测试及磨损试验,分析碳化钨对熔覆层耐磨性的影响。结果熔覆层与钢基体达到冶金结合。熔覆层主要由奥氏体、碳化钨、碳化物及硼碳复合化合物等相组成,碳化钨弥散分布其中。当碳化钨用量为熔覆粉末总质量的35%时,熔覆层硬度为47.3HRC,磨损率为0.08 mg/m,约是钢基体耐磨性的5倍,65Mn耐磨性的4倍。结论采用氩气保护制备的碳化钨熔覆层与基体结合良好,提高了钢基体的耐磨性。     

不同水基淬火介质对ZG30CrMnSiMo低合金钢组织和耐磨性的影响

通过扫描电镜、冲击试验机和动载冲击磨料磨损试验机等对低合金耐磨钢显微组织、力学性能和耐磨性能进行了分析。结果表明:铸态组织由珠光体和碳化物组成,铸态合金的宏观硬度为41.3 HRC,冲击吸收能量为6.1 J,磨损量为1.4378 g。经水玻璃(Na₂SiO₃)和PAG淬火后,显微组织均转变为回火板条马氏体和碳化物,宏观硬度分别为49.0 HRC和51.1 HRC,冲击吸收能量分别为7.3 J和9.4 J,磨损量分别为0.9378 g和0.8350 g。相比铸态合金,PAG淬火后合金的宏观硬度、冲击性能和耐磨性分别提高了23.7%、54.1%和1.7倍。相比水玻璃淬火,PAG淬火后合金钢的宏观硬度、冲击性能和耐磨性分别提高了4.3%、28.8%和1.1 倍。     

铬铁原矿粉激光制备高熵合金复合涂层的组织与性能

目的用铬铁原矿粉快速直接制备高熵合金复合涂层,研究其组织结构及性能,提高基体表面硬度和耐磨性。方法采用激光熔覆技术在40Cr钢表面制备高熵合金复合涂层,运用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)及硬度计、磨粒磨损机,分析高熵合金复合涂层不同深度的显微组织、物相结构及力学性能。结果高熵合金复合涂层与基体结合良好,物相结构为简单BCC结构的过饱和固溶体,显微组织为典型胞状和树枝晶组织,且原位自生形成的细小碳化物颗粒强化相弥散分布于基体。深度为0.1 mm时,复合涂层的显微组织形貌最细小,且存在一定程度的成分偏析。复合涂层显微硬度平均为6.48 GPa,为基材40Cr钢的2倍以上。高熵合金复合涂层不同深度的磨损率均低于基体的磨损率,且随着深度的增加,磨损率逐渐升高,当深度为0.1 mm时,磨损率最低,为0.17 mg/mm2,耐磨性最好。结论以铬铁原矿粉为掺杂组元,采用激光熔覆技术成功制备出掺杂原位自生颗粒强化相的高熵合金复合涂层,显著提高了基体表面硬度和耐磨性。     

离心铸造高铬合金铸铁气门座圈的组织及耐磨性能研究

采用离心铸造制备两种高铬合金铸铁气门座圈。利用X射线衍射仪(XRD)、金相显微镜、洛氏硬度计和扫描电镜(SEM),对气门座圈铸态及热处理态后的试样物相组成、金相组织、力学性能及拉伸断口形貌进行了观察和分析,同时在销盘式摩擦磨损试验机上对高铬合金铸铁气门座圈的耐磨性能进行了磨损试验。结果表明,热处理前高铬合金铸铁主要为由初生奥氏体、共晶奥氏体和碳化物组成的铸态组织,经淬火及回火处理后转变为马氏体和碳化物组成的组织,明显提高了气门座圈的硬度和强度,由于基体组织和碳化物的形貌及分布改善,高铬铸铁的耐磨性能在热处理后明显提升。