金属陶瓷复合粉体制备与机理及其应用研究

《金属陶瓷复合粉体制备与机理及其应用研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学博士学位论文金属一陶瓷复合粉体制各与机理及其应用研究摘要陶瓷材料具有高熔点、高强度、耐磨损和耐腐蚀等优良特性，但同时存在脆性大、难加工、可靠性与重现性差等弱点，给其工程应用带来许多困难。目前，各国研究者从陶瓷材料的材料设计、原始粉体制备技术和成型、烧结工艺等方面进行了大量研究，在强韧化研究方面获得了很大进展。vr本文采用低温超声波化学镀的方法，在微米和亚微米级的A】203、砸C和wC陶瓷粉体上均匀包覆延性金属Co层，成功制备出以下三类金属一陶瓷复合粉体：(1)金属Co质量百分含量分别为3％、5％和8％的A1203一Co二元

2、复合粉体(2)A1203一TiC—Co(A】203．Co+nC—Co)三元复合粉体(3)金属Co含量分别为3％和10％的wC—Co二元复合粉体。分别对A1203一啊c—co三元复合粉体和wc—co二元复合粉体用热压烧结方法制各高性能A1203-TiC—Co复合陶瓷(ATC)和wC—Co硬质合金(NYG)。采用C02激光熔覆wC—Co二元复合粉体制备性能优良的钢基耐磨涂层。以A1203粉体低温超声波化学镀钴为例，对金属一陶瓷复合粉体的制各工艺，影响因素和机理进行了探讨，获得了低温超声波化学镀法制备金属一陶瓷复合粉体的优化[艺。在A1

3、203一TiC—Co复合粉体的烧结过程中，烧结温度、烧结气氛以及分级保温时间对ATc复合陶瓷力学性能的影响较明显。研究发现在1550℃，真空条件下烧结时ATc复合陶瓷的性能最好。以化学镀方法引入的金属Co相，在烧结过程中，阻止了陶瓷相发生接触化学反应生成玻璃相和气相，抑制晶粒长大，细化A1℃复合陶瓷晶粒，达到超细晶粒增韧目的。烧结成型后，陶瓷相与金属Co相在烧结体中形成三维网状结构，互相交织镶嵌。在ATC复合陶瓷承受载荷时，陶瓷相发挥高强度与高刚度特性，使样品达到高强度与高硬度水平；金属Co相以塑性变形，裂纹偏转与桥接等形式，吸收

4、部分能量，增大断裂功，提高样品的断裂韧性，达到了金属相增韧目的。在ATc复合陶瓷中，气孔、夹杂物和异常长大晶粒是其主要显微结构缺陷，是裂纹发生和扩展源，其失效形式以沿晶断裂和延性金属co相的塑性变形为主，伴有部分陶瓷颗粒的拔出。以淬火45钢、粘结SiC陶瓷、人造金刚石为对磨材料，对A1℃复合陶瓷的干滑动磨损和润滑滑动磨损性能进行研究。在与淬火45钢和粘结sic陶瓷对磨时，ATc复合陶瓷表现出良好的耐磨性能；与人造金刚石对磨时，A1℃复合陶瓷磨损面发生明显的微切削和塑性变形，延性金属Co相的塑性变形吸收部分能量，提高了A1汜复合陶瓷

5、的整体耐磨性能。随对磨材料的不同，ATC复合陶瓷的磨损性能和机理发生变化。在较大载浙江大学博士学位论文金属一陶瓷复合粉体制各与机理及其应用研究荷时，以水为润滑剂会加速ATC复合陶瓷的磨损，以机油为润滑剂时则能改善其耐磨性能。参照YG3硬质合金烧结工艺，在1480℃，时气保护热压烧结wc一3％co二元复合粉体制各新型NYG硬质合金。均匀分布的延性金属Co相平均自由程减小，在不添加常规烧结抑制剂情况下，达到了细化晶粒，提高新型硬质合金强度、硬度和断裂韧性的目的。由于wc颗粒在烧结中部分溶于金属co相中，wc颗粒与金属Co相嵌合牢固，阻

6、止了磨损过程中wc颗粒的拔出脱落，wC相形成的骨架结构则使金属co的塑性变形磨损减少，因此，NYG的耐磨性能得到很大提高。采用c02激光熔覆wc一10％co金属一陶瓷复合粉体预涂层，在钢基体上制备的耐兽涂层，其质量受激光熔覆工艺参数影响较大。优化的工艺参数为：激光功率在2．0～二4Kw，扫描速率为4．1111／IIlin。获得的激光熔覆涂层，组织均匀细致，没有脱碳和软点．与基体之问结合良好。涂层对样品耐磨性能改善明显。原因有两个方面：(a)涂层具备类似硬质合金的显微结构，硬度很高；(b)金属co相的塑性变形吸收部分能量，缓解涂层在

7、滑动摩擦时产生的接触疲劳磨损。关键词：粉体化学镀；金属一陶瓷复合粉体；A1203mc—co复合陶瓷；wc—co硬质合金；热压烧结；激光熔覆；强韧化机理；滑动磨损Ⅱ浙江大学博士学位论文金属一陶瓷复合粉体制各与机理及其应用研究AbstractCeranlicsmaterialshaVehi曲meldngpoiIlt，highs缸_eng血，exceIlentweafresistallceandantj—corrosiVepropemes，etc．．Butat廿1es锄et主Ine血eyhavein伍nsicalbri砌eness，pr

8、ocessingdifflcultly’吐lelowreliabilityandr印eatpropemes，Ⅱ1at1iIIlitmeirapplications．Recentlymanyresearcheshavebeenp曲彻edonthema