预合金粉对金刚石复合体组织结构影响及机理分析

文中以热压烧结金刚石刀头胎体材料为研究对象,对比分析了添加不同比例的FCu14预合金粉对金刚石刀头孔隙率、硬度、抗剪强度、抗弯强度等性能的影响.结果表明,随着FCu14预合金粉含量的增加,胎体合金成分均匀化,微细的铁基胎体被铜基粘结相均匀地包围,减少了孔隙的存在.胎体的孔隙率明显降低,孔隙均匀细小,因而金刚石刀头胎体硬...     

金刚石制品胎体用预合金粉的制备

采用共沉淀还原法制取金刚石制品胎体的铜基预合金粉末。用X射线衍射仪（XRD）分析其物相组成,扫描电子显微镜（SEM）观察其形貌特征。研究了共沉淀还原法制备预合金粉末的机理。将预合金粉末经过真空热压烧结后,测试了其基本力学性能。研究结果表明：用该法制取的预合金胎体粉末形貌较均匀、粒度较均一,成分组成达到了设计的要求。共沉淀还原法制备预合金粉末的机理为：各种金属盐在共沉淀反应过程中相互固溶形成了复合金属盐,复合金属盐再通过还原得到预合金粉末。与传统机械混合法制成的胎体材料相比,用该预合金粉制成的胎体材料,均匀性更好,力学性能明显优于传统机械混合法,相对密度达98．24％,硬度达100．4HRB,抗弯强度达1127．45MPa。     

CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对热压富铁基胎体力学性能的影响

热压富铁基金刚石钻头具有成本低、钻速高的优点,已在钻探中广泛应用。对比相同的热压富铁基胎体配方,通过测试试样的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性,研究CSB-2预合金粉质量分数和烧结温度对金刚石钻头胎体力学性能的影响。试验结果表明:添加CSB-2预合金粉的胎体性能均比单质混粉胎体性能好。随CSB-2质量分数的增加,胎体的致密度、显微硬度、抗弯强度和抗冲击韧性分别最大提高了7.68%、27.99%、94.43%和312.82%;同时,胎体粉末预合金化有利于降低胎体的热压烧结温度;为获得良好的应用效果,CSB-2质量分数应大于30%,且最佳烧结温度为940~980℃。      

CuSn粘结剂对铁基胎体抗弯性能的影响

为降低铁基粉末烧结温度和改善铁基胎体的力学性能,研究了Cu85Si15粘结剂对铁基胎体抗弯强度的影响规律.采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）观察含Cu85Si15铁基胎体T1的孔隙形貌、断口形貌和扩展路径,利用能谱分析（EDS）定性分析胎体T1的物相组成.结果表明,随着烧结温度升高,胎体T1的抗弯强度先升高后微降,在烧结温度为820~850℃时,胎体T1具有良好的强韧匹配;胎体T1断裂位置由颗粒界面向烧结颈、熔化的Cu85Si15凝固组织转变.胎体T1孔隙的减少、致密度的增大是其强度提高的主要原因,CuSn合金软相的存在是其塑性提高的主要原因.     

P元素加入形式对铁基金刚石工具胎体组织性能的影响

以常用的CuP8,FeP24两种预合金粉作为研究对象,运用SEM,EDS,硬度和抗弯强度等研究分析手段,研究了以不同形式加入P元素对铁基金刚石工具胎体组织性能的影响. 结果表明,烧结后胎体组织由α-Fe、含铁固溶体(Cu)、Fe₃C化合物组成,加入FeP24的烧结胎体中还存在Fe₂P和FeP化合物. P元素加入形式对胎体性能影响显著,向胎体中加入CuP8,P元素几乎全部脱离CuP8进入铁基体,相比于加入FeP24的胎体,P元素分布更均匀,胎体硬度、抗弯强度等性能指标均有提高. FeP24在热压过程中会产生微裂纹,这些微裂纹可能成为基体的裂纹源而降低胎体的抗弯强度. 因此,选用CuP8预合金粉更有利于获得高性能铁基金刚石工具胎体.     

预混合工艺对铁基粉末冶金材料组织和烧结性能的影响

通过加入新型润滑剂制得Fe-2Cu-0.8C预混合铁基粉末,并制备了同成分机械混合粉末进行对比试验。对粉末流动性、松装密度以及压制性能进行了测试,并对烧结体的微观组织进行表征。结果表明:制备的预混合粉末流动性和松装密度均优于机械混合粉。当润滑剂加入量为0.6 mass%时,经600 MPa压力下压制所得的生坯密度为7.01 g/cm^3,烧结体密度为7.11 g/cm^3,批量压制时零件质量变化小于0.15%。通过预混合工艺,使得铜和石墨颗粒粘结到铁颗粒表面上,从而达到防止偏析和提高批次稳定性的目的。使用预混合粉末不仅提高了烧结体的尺寸精度和性能,同时可制备出更光洁的零件表面,进行形状复杂零件生产时更能体现出其在稳定性方面的优势。     

铬对铁基预合金粉末烧结组织和性能的影响

采用冷压烧结方法制备Fe-Ni-Mo-Cu-Cr系铁基粉末冶金材料，研究了铬对粉末烧结密度、微观组织特征及耐磨性能的影响，并借助于扫描电镜观察分析磨损形貌、探讨其摩擦磨损机制。结果表明，添加少量铬的Fe-Ni-Mo-Cu预合金粉末，在1120℃下烧结，可获得较高的烧结密度；微观组织硬度随铬量的增加而增加，表观硬度随密度的增加而增加。干滑动摩擦磨损率随磨损滑移距离的增加先增加而后逐渐降低，磨损机制主要为粘着磨损和氧化磨损。     

铬对铁基预合金粉末烧结组织和性能的影响

采用冷压烧结方法制备Fe-Ni-Mo-Cu-Cr系铁基粉末冶金材料,研究了铬对粉末烧结密度、微观组织特征及耐磨性能的影响,并借助于扫描电镜观察分析磨损形貌、探讨其摩擦磨损机制。结果表明,添加少量铬的Fe-Ni-Mo-Cu预合金粉末,在1120℃下烧结,可获得较高的烧结密度；微观组织硬度随铬量的增加而增加,表观硬度随密度的增加而增加。干滑动摩擦磨损率随磨损滑移距离的增加先增加而后逐渐降低,磨损机制主要为粘着磨损和氧化磨损。     

烧结工艺对铁基胎体合金化程度影响的研究

本文从研究混料时间、烧结温度、保温时间等工艺参数对铁基胎体合金化程度影响的机理出发,进一步分析这些工艺参数对铁基胎体力学性能的影响。实验结果表明,适当提高烧结温度、延长保温时间和混料时间可以提高胎体的合金化程度,从而使胎体的组织细密,力学性能提高。然而当烧结温度提高到860℃,或者混料时间达到8h,则在胎体中出现较为严重的氧化现象,导致力学性能反而降低。     

Cu85Sn15粘结剂对铁基胎体抗弯性能的影响

为降低铁基粉末烧结温度和改善铁基胎体的力学性能,研究了Cu85Sn15粘结剂对铁基胎体抗弯强度的影响规律.采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)观察含Cu85Sn15铁基胎体T1的孔隙形貌、断口形貌和扩展路径,利用能谱分析(EDS)定性分析胎体T1的物相组成.结果表明,随着烧结温度升高,胎体T1的抗弯强度先升高后微降,在烧结温度为820~850℃时,胎体T1具有良好的强韧匹配;胎体T1断裂位置由颗粒界面向烧结颈、熔化的Cu85Sn15凝固组织转变.胎体T1孔隙的减少、致密度的增大是其强度提高的主要原因,Cu85Sn15合金软相的存在是其塑性提高的主要原因.     

Effect of Fe-based pre-alloyed powder on the microstructure and holding strength of impregnated diamond bit matrix

An iron-rich pre-alloyed powder was selected out, and the pre-alloying degree of matrix materials and the sintering temperature were considered to investigate the effect of the Fe-based pre-alloyed powder on the microstructure and holding strength of impregnated diamond bit matrix. And relative density and bending strength of the specimens were measured, and then the resulting fracture surfaces were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectrometry (EDS). The results showed that the relative density, bending strength and plasticity of matrix materials are increased with the sintering temperature and the pre-alloying degree. The influence of the pre-alloying degree on them is more significant than that of the sintering temperature within the experimental parameters. Besides, Fe-based matrices have thermal corrosion effect on diamonds at high temperature sintering process. And the rate of diamond graphitization has a greatly increase with the sintering temperature changes from 900 °C to 1020 °C and the holding strength decreases. A low pre-alloying degree accelerates the rate of diamond graphitization. But an adequate pre-alloying degree of Fe-based matrix materials is conducive to improve the wettability of the matrix to diamonds, alleviate the diamond graphitization, reduce the diamonds' thermal damage and improve the holding strength. Besides, it can also greatly reduce the sintering temperature and broaden the sintering temperature range. In a word, it is feasible and reasonable that Fe-based pre-alloyed powders replace Fe elemental powders to fabricate impregnated diamond bits. And it has a good economic value and broad application prospect.     

碳化硼对粉/丝复合堆焊高硼铁基合金组织结构的影响

为了探讨合金元素B,C对高硼铁基堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的影响,采用粉/丝复合堆焊技术配合不同B₄C含量合金粉体制备高硼铁基堆焊合金,通过显微组织结构、微区成分、显微硬度及宏观硬度试验检测,分析不同B,C元素含量及配比的堆焊合金组织与性能. 结果表明,高硼铁基堆焊合金由α-Fe,Fe₂B,Fe₃(C,B)相组成,随着B₄C的添加,初晶岛状α-Fe消失,菱形初晶Fe₂B、粒状Fe₃(C,B)析出,鱼骨状、条状共晶状组织α-Fe+Fe₂B体积分数趋于减小并消失,菊花状α-Fe+Fe₂B+Fe₃(C,B)包晶组织成为堆焊合金的主体. 高硼铁基合金中硼、碳的含量及配比是影响堆焊合金组织结构、裂纹敏感性的原因之一,约30%合金粉体(含35%硼铁粉、5%B₄C)配合约70%H08Mn2Si焊丝获得的堆焊层,可有效抑制堆焊裂纹的出现,并可获得稳定的高硬度值66 HRC.     

Effect of Fe–Mo–Cr pre-alloyed powder on the microstructure and mechanical properties of TiC–high-Mn-steel cermet

In the study, a TiC–high-Mn-steel cermet is fabricated using FeMo and Fe–Mo–Cr pre-alloyed powders as metallic binders by powder metallurgy techniques. The effect of Cr on the microstructure and mechanical properties of the cermet is studied and the cermet preparation process is optimized. The microstructure and fracture morphology of the cermets are observed with scanning electron microscopy, while phase identification and analysis are performed by X-ray diffractometry. The results show that the particles of Cr-free cermet are angular and polygonal, while those of cermet with added Cr are rounded and ellipsoidal. The grains of Cr-free cermet are larger than those of the Cr-added cermet, which is unlike similar conventional cermets. The grain size of the Cr-added cermet increases slightly with increased Cr content. In addition, the relative density of the cermet decreases slightly with increased Cr content. The hardness of cermet is maximized at HRC 64.8 with the Cr content of 1.0 wt%; with further increases in Cr, the hardness decreases gradually. The transverse rupture strength and impact toughness first increase and then decrease with increasing Cr content, reaching the maxima of 2355 MPa and 13.42 J/cm², respectively, at the Cr content of 1.5 wt%. The strength and toughness of the cermet are improved greatly compared to those of conventional similar TiC–high-Mn-steel cermets.     

脱蜡工艺对超细预合金胎体中碳氧含量的影响

为提高超细预合金粉末的流动性、冷压性能,需加入制粒剂对超细预合金粉末进行制粒,再通过还原脱蜡工艺和随炉保温脱蜡工艺2种脱蜡方法去除。结果表明:超细预合金粉末制粒后无论采用还原脱蜡工艺还是随炉保温脱蜡工艺脱蜡,烧结后的胎体都会有制粒剂残留从而使碳含量增加;还原脱蜡工艺处理的胎体中碳、氧质量分数最低,分别为0.048%和0.22%,但随炉保温脱蜡工艺通过延长保温时间,胎体中碳含量也可以达到还原脱蜡工艺的水平。在随炉保温脱蜡工艺下,试样氧含量不随保温时间增加而降低,只与烧结条件有关,高温烧结时石墨模具内产生还原性气氛使试样氧含量降低。2种脱蜡方法对超细FeCoCu预合金粉末胎体的抗弯强度和洛氏硬度影响不大。      

Fe基胎体中添加Zn粉后的金刚石磨边轮组织及性能

在金刚石磨边轮Fe基胎体中分别添加0,0.7％,2.1％,3.5％,4.9％质量分数的Zn粉,研究Zn粉添加量对金刚石磨边轮Fe基胎体的热压烧结组织、物相组成及力学性能的影响;在此基础上,研究Fe基胎体中添加0、2.1％、3.5％质量分数的Zn粉以及浓度为24％的金刚石后制成的3种金刚石节块的性能及对应的3种磨边轮的磨...     

Ti掺杂对Cr-Fe合金粉激光熔覆层组织与性能的影响

采用CO2激光加工机,在Q235钢基体表面预涂覆加入不同Ti含量(1%~4%)的高碳Cr-Fe合金粉,制备熔覆涂层。采用OM、XRD及硬度测试、耐磨测试、腐蚀性能测试等手段,研究了Ti掺杂对涂层组织性能的影响。结果表明,加入Ti减小了熔覆涂层初生碳化物尺寸,使组织均匀细化,物相为α-Fe、CrFe、(Cr,Fe)7C3、Cr7C3、TiC和Cr23C6。当加入Ti量为2%时,涂层表面平均硬度达到最高917.8 HV0.2,磨损率为0.491 mg·mm-2,自腐蚀电流密度最小,为517.6μA·cm-2。     

第二代FeCuCo预合金粉末的烧结与力学性能研究

采用国产真空热压烧结机制备了第二代FeCuCo预合金粉末的胎体试样,着重研究了不同烧结温度对胎体的断口形貌、相对密度、硬度和抗弯强度的影响。结果表明:在选定的不同热压烧结温度下,胎体的断口均为沿晶断裂和穿晶断裂的混合型断口,胎体的晶粒尺寸比较均匀;随着烧结温度的升高,胎体内的晶粒逐渐长大,但没有发生异常长大现象,胎体的相对密度先略有升高然后恒定不变,硬度一直呈下降趋势,抗弯强度先升高后下降;在30 MPa保压6 min的条件下,第二代FeCuCo预合金粉末的最佳烧结温度为850℃,此时胎体的相对密度为97.5%,硬度为105.5 HRB,抗弯强度为1 839.14MPa。     

Co元素对300M钢组织和性能的影响

采用力学性能试验、SEM、TEM和XRD方法,研究了不同Co含量对300M钢的力学性能、显微组织和断口形貌的影响。结果表明,Co元素的加入会提高300M钢回火后的强度和硬度,降低回火后的冲击吸收能量,并且含Co量越高,300M钢的强度和硬度越高,冲击吸收能量越低;不同含量Co的试验钢回火后的组织均为回火马氏体、残留奥氏体和ε-碳化物,并发现了极少量的M₆C型碳化物,随着Co含量的增加,残留奥氏体含量降低,当Co含量较高时,组织中出现了大量的渗碳体。