资源描述：
《亚微米晶粒ti（cn）基金属陶瓷在热等静压条件下的组织、性能研究》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、华中科技大学博士学位论文摘要Ti(C,N)基金属陶瓷是二十世纪七十年代出现的一种新型工具材料，具有许多优良的性能，广泛应用于刀具、拉丝模，各类发动机的高温部件、以及石化工业中各种密封环和阀门等耐磨零件。本文用搅拌球磨、真空烧结+热等静压或烧结一热等静压等先进粉末冶金工艺制备了高性能的亚微米晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷，并采用X一射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM),X一射线能谱(EDX)等试验手段研究了制备工艺、粘结相成份和碳化物添加剂对合金组织结构、性能的影响。本文首先概述了Ti(C,N)基金属陶瓷的发展过程、研究现状及存在的问题，并指出了Ti(C,
2、N)基金属陶瓷的发展趋势，在此基础上指出了本文的研究目的和意义。简要介绍了本文的研究内容、试验原材料、和试验方法.研究了搅拌球磨和行星球磨工艺对粉体粒度及合金组织性能的影响，结果表明:无论对于Tic单质粉末，还是r(C,N)基金属陶瓷的烧结合金，单位重量粉体的能量输入E和球磨粉体或烧结合金硬质相粒度之间存在确定的对应关系，可用修正的A.S.Kheifets公式较好地表示，即:In(D.一几)=1n(Do一几升EE,几为球磨粉体或烧结合金的极限粒度，E值表示球磨能量效率。对于TIC粉，D,=0.2um;对于Ti(C,N)基金属陶瓷烧结合金，几=0.6um.QM-1F型行星球磨
3、机的转速比Cola设计固定为-1,不能发挥出行星球磨机效率高的特点。搅拌球磨具有很高的碰撞频率，因而具有较好的破碎效率，有利于得到较细的混合料。采用市场上的微米级原料粉，通过优化搅拌球磨工艺和烧结工艺，可以制备出亚微米晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷。对亚微米Ti(C,N)基金属陶瓷粉末在烧结过程中的物相变化进行研究表明，由于亚微米级混合粉中Tic颗粒小，WC,Mo2C与Tic之间相互扩散均匀化所需时间短，在液相出现之前可形成高Mo,W含量的(Tl,MO,W)C芯相，液相出现之后再通过溶解一析出在(Ti,Mo,W)C芯相外围形成低Mo,W含量的mImo,助C环形相，因此亚微米晶
4、粒Ti(C,N)基金属陶瓷部分硬质相为白色芯相。TiN的溶解在内环形相形成之后才开始，但N元素能大量扩散到Tic芯相中，使系统达到近平衡状态。真空烧结之后的HIP工艺处理能大大降低中、低粘结相含量亚微米晶粒Ti(CN)基金属陶瓷合金内的孔隙度，因而能较大幅度提高合金的抗弯强度，但对高粘结相含量合金的抗弯性能提高有限。HIP温度对合金抗弯性能的影响不明显，但冷却速度对获得高的抗弯强度性能是至关重要的。与真空烧结+热等静压工艺相比，烧结一热等静压工艺不仅能消除合金内的孔隙，还能消除了HIP工艺中经常出现的粘结相聚集，因而华中科技大学博士学位论文更有利于提高产品的质量。随合金Ni
5、含量增加，亚微米晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷的硬度减小，抗弯强度则在Ni体积份数约为27%时达到最大值。用Co,Cr部分或全部代替Ni，使合金内环形相与芯相原子之间的错配度增加，同时粘结相固溶强化效果增加，因而合金的硬度增加，抗弯强度降低。同时加入Mo,WC,NbC,TaC中的几种碳化物可获得比单独加入时更好的性能。随合金TiN添加量增加，合金的硬质相粒度减小，但合金中孔隙度和游离TiN数量增加:热等静压处理可减轻合金内的孔隙度，但对游离TiN的存在不起作用;综合来看，TiN添加量约为IOwt%时，合金抗弯强度和硬度综合性能最好。随Ti(C,N)基金属陶瓷硬度的提高，合金韧
6、性下降.但在硬度相同时，合金的韧性在一定范围内波动。随Ti(C,N)基金属陶瓷中硬质相粒度减小，合金的硬度和断裂韧性同时提高;随Ti(C,N)基金属陶瓷中镍含量的降低，合金的硬度增加，韧性降低;以Co或Cr部分代替Ni，提高合金的硬度，但降低合金的韧性。Ti(C,N)基金属陶瓷的磨粒磨损性能随硬度的提高成指数增加，但低于相同硬度下硬质合金的耐磨性。TI(C,N)基金属陶瓷磨粒磨损机理主要是犁沟和表面微观脆性剥落;在维氏硬度值小于约1280时，以犁沟机制为主:而在维氏硬度值大于约1280时，随合金硬度提高，犁沟机制减弱，表面微观脆性剥落机制加强，并最终占主导地位。合金中加入适
7、量的Mo2C,TiN，以Co,Cr代替Ni以及采用热等静压工艺均有利提高合金的磨粒磨损性能。关键词:Ti(C,N)基金属陶瓷亚微米晶粒制备工艺组织结构断裂韧性磨粒磨损性能华中科技大学博士学位论文AbstractComparedwithWC-Cohardmetals,Ti(C,N)basedcermetshavesomeattributesandthereforecanbeusedasindexableinserts,gasturbinesandwearresistancepartssuchasdrawingdie,
