梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的制備及梯度形成機理分析.pdf

1、梯度結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金的表層鈷含量低于合金的名義鈷含量,中間層的鈷含量高于合金名義鈷含量,合金的芯部為WC+Co+η三相組織.具有這種顯微組織結(jié)構(gòu)的合金其表層具有很高的硬度,合金的中間層具有很好的韌性,因而能夠同時提高合金的表面硬度、耐磨損性能以及抗彎強度和沖擊韌性.本文通過光學顯微分析、X射線衍射分析、掃描電鏡分析、透射電鏡分析、密度測定,矯頑磁力以及力學性能測試等手段研究了合金碳含量、燒結(jié)溫度、滲碳時間、滲碳方式對合金顯微組織結(jié)構(gòu)、力學性

2、能和物理性能的影響.通過對雜質(zhì)原子在液態(tài)金屬中的擴散研究,建立了碳原子在液態(tài)鈷相中的擴散系數(shù)方程,利用所獲得的擴散數(shù)據(jù)計算了WC+Co兩相區(qū)梯度結(jié)構(gòu)厚度與工藝參數(shù)的關系,并建立了有效的數(shù)學模型.本文還分析了合金在滲碳過程中WC+Co兩相區(qū)梯度結(jié)構(gòu)的形成機理.獲得以下主要結(jié)論:1)滲碳過程中碳原子的擴散主要通過合金中的鈷相向合金內(nèi)部擴散.因此,滲碳過程中梯度結(jié)構(gòu)的形成主要受碳原子的擴散速率和合金表面的有效擴散面積控制.一般情況下,隨著合金

3、碳含量和滲碳時間的增加,合金中WC+Co兩相梯度結(jié)構(gòu)的厚度也相應增加.合理選擇滲碳處理工藝能夠在保持合金表面高硬度的情況下,同時提高合金的抗彎強度和沖擊韌性.2)建立了雜質(zhì)原子在液態(tài)金屬中的擴散系數(shù)方程.采用該方程計算了雜質(zhì)原子在不同溫度液態(tài)金屬中的擴散系數(shù),研究結(jié)果表明,該方程可以用于計算碳原子在液態(tài)鈷相中的擴散系數(shù).利用所建立的梯度結(jié)構(gòu)形成動力學方程計算了滲碳過程中梯度結(jié)構(gòu)厚度隨滲碳時間的關系,所得到的結(jié)果與實驗結(jié)果比較接近.3)滲