二阶段热压烧结工艺对WC-MgO复合材料组织和力学性能的影响

二阶段烧结是一种通过控制烧结温度变化以实现烧结样品致密化过程中抑制晶粒长大的烧结方法。以高能球磨法制备的纳米WC-MgO复合粉末为原料,并采用二阶段热压烧结法制备WC-MgO复合材料。研究二阶段热压烧结对烧结块体的致密度、晶粒大小和力学性能的影响,优化二阶段烧结中第一阶段温度t1、第二阶段温度t2及保温时间θ等工艺参数,采用XRD和SEM对复合材料的组织形貌进行表征。结果表明:当t1为1 750℃,t2为1 550℃时能使WC-MgO复合材料的致密度达到99%(理论密度),基体WC晶粒大小为2.59μm,WC-MgO复合材料的维氏硬度提高到(18.4±0.5)GPa,WC-MgO复合材料的断裂韧性提升至(12.95±0.5)MPa.m1/2,WC-MgO复合材料的抗弯强度提高至(1 283.7±126.6)MPa。     

烧结温度对WC-Al2O3复合材料显微组织和力学性能的影响

以高能球磨法制备的WC与无定形Al2O3复合粉末为原料,研究烧结温度对WC-Al2O3复合材料组织和力学性能的影响,采用XRD和SEM对粉末及烧结试样的结构特征进行表征.结果表明:烧结温度为1640℃保温90 min时,材料致密度达98.77％,此温度下材料的粒径异常长大,WC达到4.35 μm,Al2O3达到3.47 μm;烧结温度为1540℃保温90 min后烧结试样密度达到97.98％,维氏硬度和断裂韧性分别为18.65GPa、10.43MPa.m1/2.     

添加剂CeO2对WC-Al2O3复合材料微观组织和力学性能的影响

为了进一步提高WC-Al2O3复合材料的力学性能,研究少量添加剂CeO2对热压烧结WC-Al2O3复合材料的影响。研究结果表明,在WC-Al2O3复合材料中添加0.1%CeO2后,与不含添加剂相比,组织细化且力学性能有所提高;少量添加剂CeO2具有抑制WC氧化脱碳、细化晶粒、改善基体WC和第二相Al2O3颗粒之间界面结合状况的作用。WC-Al2O3-0.1%CeO2复合材料的致密度达到98.82%,维氏硬度、断裂韧性和抗弯强度分别达到16.89GPa、9.85MPa·m1/2和1024.05MPa。     

张力减径辊断裂原因及改进措施研究

某公司张力减径辊在轧制T91材质钢管时发生断裂。为研究断裂原因及改进措施,对张力减径辊的化学成分、微观组织、力学性能、使用过程和制造过程等进行检测与分析。研究结果表明:Mn、Cr、Ni和Mo元素含量偏低,基体抗拉强度不足,是引起断裂的内部原因;热处理温度和冷却速度控制不当,使张力减径辊心部出现珠光体和牛眼状石墨,也导致基体强度降低;使用过程中应力异常增大是张力减径辊断裂的直接原因。将改进措施固化为制造、使用、维护标准,避免了断裂的再次发生。     

WC-Al2O3复合材料热压烧结工艺的改进

材料致密度的高低和晶粒的大小直接影响材料的力学性能和使用性能。为了进一步提高WC-Al2O3复合材料的致密度和控制晶粒尺寸,利用改进的普通热压烧结工艺,即二阶段热压烧结工艺对WC-Al2O3复合材料进行烧结,研究确定最佳二阶段烧结工艺及其对复合材料微观组织和力学性能的影响。结果表明,WC-Al2O3复合材料的最佳二阶段热压烧结工艺为TSS3,即T1=1 600℃,T2=1 450℃,t2=6 h。在TSS3烧结制度下制备的WC-Al2O3复合材料,其致密度(TD)为99%,WC晶粒尺寸为2.38μm,维氏硬度为19.71 GPa,断裂韧性为12 MPa·m1/2,抗弯强度为1 285.03 MPa。与普通热压烧结制度下制备试样的力学性能相比,晶粒尺寸有所减小,致密度、硬度、断裂韧性和抗弯强度均有较明显提高。     

WC-40%Al2O3复合粉末二步热压烧结

以高能球磨机械合金化制得的WC-40%Al₂O₃复合粉末为原料,采用二步热压烧结法制备复合块体。首先将粉末坯体在压力条件下加热到较高的温度 T₁,获得相对致密的坯体结构,此时存在临界的可收缩气孔,然后将其保温在一个相对较低的温度 T₂,通过低温保温实现致密化。由于烧结过程温度相对较低,晶粒长大被有效抑制。采用XRD、SEM、扫描探针（SPM）对复合材料的物相、微观结构进行表征,并进行正交实验分析第二步烧结温度以及保温时间对复合块体微观组织和力学性能影响。结果表明：当 T₁=1600 ℃、T₂=1450 ℃保温6 h时,WC-40%Al₂O₃复合材料成形致密度达到99.03%,维氏硬度和断裂韧性分别为18.36 GPa和10.4 MPa·m^1/2,抗弯强度为1162.1 MPa.     

轧辊材料疲劳裂纹扩展理论计算与分析

辊面剥落是轧辊失效的主要形式之一。依据疲劳裂纹扩展理论,计算了轧辊材料裂纹扩展过程中裂纹扩展速率与应力强度因子幅的关系即da/d N—ΔK,分析了各因素对裂纹扩展速率的影响以及不同轧辊的裂纹扩展特征。结果表明,弹性模量、应力比、残余应力、晶粒度、断裂塑性、工作应力、断裂强度等对轧辊裂纹扩展速率的影响越来越不明显,弹性模量影响最大,而屈强比几乎没有影响;轧辊材料较高的弹性模量、较低的残余应力、较粗大的晶粒、较高的断裂塑性可以有效抑制轧辊裂纹的疲劳扩展;轧辊工作层比心部、支承辊比工作辊、锻钢辊比铸铁辊具有更高的耐裂纹扩展断裂能力。结果有助于分析轧辊失效机理并采取有效措施,防止轧辊剥落。