钢结硬质合金TLMW50/碳钢复合材料制备及复合过程研究

利用爆炸压制法压实钢结硬质合金粉末,采用低真空液相烧结扩散复合法将压实后的钢结硬质合金粉末与碳钢成功复合,制得TLMW50/碳钢复合材料.利用EDS、SEM和电子拉伸试验机对TLMW50-碳钢复合过程及界面结合强度进行研究和测试,结果表明在1350℃真空液相烧结过程中,钢结硬质合金粉末中各元素及硬质相分解出的C、W元素在烧结时相互扩散;钢结硬质合金TLMW50/碳钢试样复合界面的结合强度值与钢结硬质合金TLMW50本身的相应力学性能接近,界面复合状况良好.     

钢结硬质合金覆层的微观结构分析

采用液相烧结法将爆炸压实后的钢结硬质合金粉末复合在碳钢表面,成功获得覆层材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜对覆层及界面的微观结构进行了研究,结果表明:在烧结温度1282℃￣1350℃时,界面组织为珠光体;在1350℃时,扩散层厚度可达30μm,而且钢结硬质合金/碳钢的界面为扩散型,界面结合良好。     

热处理后钢结硬质合金覆层中粘结相组织转变分析

采用液相烧结技术成功制得碳钢/钢结硬质合金TLMW50覆层复合材料。为了提高覆层材料的耐磨性等性能,将烧结复合成功的碳钢/TLMW50覆层复合材料进行淬火和回火热处理。利用XRD、SEM和TEM对热处理后的试样覆层粘结相组织进行分析。结果表明:在1050℃淬火、150℃￣250℃回火热处理后钢结硬质合金TLMW50覆层中粘结相组织发生明显转变,由烧结态下的片状珠光体组织转变为针状马氏体,1050℃淬火、200℃回火后TLMW50覆层中粘结相回火马氏体组织较其它回火温度处理后的覆层粘结相组织更细密。     

热处理对钢结硬质合金TLMW50覆层微观组织的影响

利用液相烧结工艺成功制得以碳钢为基材,以TLMW50钢结硬质合金为耐磨覆层的复合材料。利用SEM、XRD等手段研究了1050℃淬火,150℃、200℃和250℃回火以及1100℃淬火,150℃、200℃和250℃回火6种不同热处理工艺对覆层材料的组织及微观形貌的影响。结果表明,上述6种热处理工艺均可以使钢结硬质合金TLMW50覆层中粘结相组织由珠光体转变为回火马氏体,硬质相结构会发生改变。其中1050℃淬火,150℃回火工艺较其它5种工艺优越,覆层粘结相中有Hagg碳化物形成,复式碳化物会演变为WC和FeWO4形式。     

液相烧结钢结硬质合金-铁双层复合材料的研究

研究了液相烧结钢结硬质合金-铁双层复合材料的生产工艺.通过复合材料的收缩分析、显微观察与硬度分析,探讨了液相烧结双层复合材料的机理.结果表明,两层材料在烧结、冷却时收缩均不一致,复合材料内部存在相当大的内应力;在烧结体内不但存在棱角状的碳化物,还存在团化状的碳化物,界面区域的强度高于钢结硬质合金区的强度;界面区域显微硬度过渡平滑,组织变化平缓、均匀,两种材质结合良好.     

铸造烧结TiC钢结硬质合金/多元低合金钢复合界面及组织的研究

在研究烧结坯体压制工艺和铸造烧结工艺的基础上,采用铸造烧结法在多元低合金钢基体上,复合了2～4mm厚的铸造烧结TiC钢结硬质合金层.利用扫描电子显微镜和XRD等方法研究了烧结结合界面以及复合层组织和成分.结果表明:铸造烧结TiC钢结硬质合金复合层与基体材料结合界面存在明显的过渡层,为冶金结合;铸造烧结层中硬质相主要为TiC颗粒,其形状近似球形,颗粒直径在0.5～2 μm,体积分数约为50％～60％,均匀分布在粘结相中;粘结相为Fe-Cr的固溶体,含有少量Cr3C2和Cr7C3等烧结过程中形成的碳化物.     

热处理对TLMW50烧结覆层组织及磨粒磨损性能的影响

利用液相烧结工艺成功制得以钢为基、以TLMW50钢结硬质合金为耐磨覆层的复合材料。利用SEM、XRD对经1050℃～1100℃淬火、150℃～250℃回火的TLMW50覆层材料的组织进行分析研究,在ML-10磨粒磨损试验机上对TLMW50覆层的磨粒磨损性能进行测试,结果表明:经过淬火、回火处理的由珠光体+碳化物转变为马氏体+碳化物覆层组织得以不同程度的改善;覆层硬度相由烧结态的45.5HRC上升到60HRC以上。其中,1050℃淬火、150℃回火工艺最优,覆层的磨粒磨损量最少,耐磨性最好,所对应的覆层组织粘结相中除马氏体外还有Hagg碳化物形成,复式碳化物会演变为WC和Fe-WO4等形式。     

高速钢表面真空粉末烧结硬质合金层的组织及性能

研究了真空粉末烧结法在高速钢表面上复合硬质合金层的组织及性能，分析了硬质合全层组织和界面结构的特点、测试了表面硬质合金层和高速钢之间的结合强度、复合双金属材料常温及高温硬度、耐磨性能。结果表明，在1280℃烧结，获得3mm-5mm厚度的硬质合金层，和钢基底间结合强度达到450MPa，常温硬度为1200HV，700℃时硬度保持900HV，具有较高的热强性和良好的耐磨性能。     

基于SPS烧结的M42/45钢双金属接头及性能

利用放电等离子烧结技术(SPS)研究了M42粉末高速钢/45钢双金属连接技术,分析了连接接头的界面形貌,测试了连接接头的界面结合强度.结果表明:在970℃×10 min×70 MPa烧结工艺下,可一次性实现M42粉末高速钢的烧结及其与45钢的连接;接头的M42粉末冶金高速钢部分,显微组织均匀,碳化物细小、无偏析,经工艺1180℃×5 min×550℃×1 h热处理后,硬度达到67.36 HRC;M42/45钢连接接头组织致密且均匀,界面两侧有元素扩散,属冶金结合,界面结合强度可达到550 MPa.     

碳钢/Cu/碳钢系统轧制——扩散复合等温凝固过程的动力学模拟计算

采用厚度为50μm的纯铜箔作为中间层,在1 100 ℃下对低碳钢板进行了轧制—扩散复合,考察了塑性变形对界面结合强度和中间层厚度的影响.基于试验结果,系统地研究了碳钢/Cu/碳钢系统轧制—扩散复合中间层等温凝固过程的动力学,并建立了等温凝固时间模型.结果表明,一定的塑性变形可以有效缩短中间层液相全部完成等温凝固的时间.试验测量的等温凝固中间层厚度随时间的变化曲线与理论计算曲线衔接与吻合良好,中间层变化和液相区等温凝固过程互相协调,有助于提高界面结合强度.采用晶内扩散和晶界扩散共同作用下的有效扩散系数,可以精确预测中间层等温凝固时间.