WC-Cu表面復(fù)合材料的攪拌摩擦加工制備及組織性能研究.pdf

1、本文選取T2紫銅作為基材，采用攪拌摩擦加工方法（Friction Stir Processing， FSP）制備WC/Cu表面復(fù)合材料，在優(yōu)化FSP制備工藝的基礎(chǔ)上，研究WC含量、粒徑對表面復(fù)合層組織與性能的影響，探討其影響機(jī)制；同時，針對FSP制備表面復(fù)合材料實用性較差的問題，提出并初步嘗試?yán)脭嚢枘Σ猎霾闹圃鞂崿F(xiàn)WC/Cu表面復(fù)合材料的制備。
　　研究結(jié)果表明：在本試驗條件下，采用帶螺紋錐形攪拌針的攪拌頭，在攪拌頭旋轉(zhuǎn)速度n=

2、950r/min、行進(jìn)速度v=23.5mm/min（n/v值=40.43）、傾斜角2o，經(jīng)過3道次FSP可獲得具有良好成型，增強(qiáng)相較為分散的WC/Cu表面復(fù)合材料，在FSP過程中使用氬氣進(jìn)行保護(hù)，有利于減少表面復(fù)合層的氧化。WC含量、粒徑對表面復(fù)合材料的成型，復(fù)合層中顆粒分散和形態(tài)有明顯的影響，隨著WC含量提高或加入顆粒粒徑減小，材料塑化遷移更為困難，破碎的顆粒更易重新團(tuán)聚，結(jié)果顆粒分散均勻性更差，復(fù)合層中顆粒粒徑反而變大，隨WC加入量

3、的增多而增大。
　　WC原始粒徑和加入量對表面復(fù)合層的組織與性能具有明顯的影響。一定范圍內(nèi)，隨著WC原始粒徑的增大，WC在復(fù)合材料分布的均勻性更好；隨著WC加入量的增大，WC在復(fù)合材料分布的均勻性變差。復(fù)合材料的硬度隨WC的原始粒徑得增大而增大，隨WC加入量的增多而增大。隨WC加入量的提高，復(fù)合層的平均表面硬度有增大的趨勢，當(dāng)WC加入量為15.7vol.％時，其表面平均硬度達(dá)到179.86HV，較T2紫銅提高了約140%；從顯微硬

4、度的分布情況看，隨WC加入量的提高，其表面顯微硬度分布更為不均，表明復(fù)合層表面WC增強(qiáng)相分散均勻性隨WC加入量的提高而下降。復(fù)合層的抗拉強(qiáng)度隨WC加入量的提高而增大，當(dāng)WC加入量為15.7vol.%時，復(fù)合層的抗拉強(qiáng)度達(dá)到了283MPa，相比未加入WC的攪拌摩擦加工試樣提高了28.6%；而延伸率的變化趨勢與抗拉強(qiáng)度正好相反，隨WC加入的增加而降低。WC的加入，能大幅提高復(fù)合層的表面耐磨性能，隨著WC加入量，表面復(fù)合材料的磨損量逐漸降低，