真空烧结反应合成WC/Fe耐磨材料的组织与性能研究
发布时间：2021-07-30 16:32
WC颗粒增强金属基复合材料因硬度高、耐磨性好而广泛应用于工程机械、矿山冶金与水利水电等行业,但WC价格高,实际应用生产成本高,难以进一步扩大其应用。针对WC价格高的问题,本实验以低成本的钨铁为钨源,采用真空烧结反应合成WC/Fe耐磨材料,并借助XRD、SEM、EDS、宏观硬度与磨粒磨损等测试技术,研究烧结温度、保温时间、C/W、Cr含量以及TiC/TaC含量变化等对材料组织与性能的影响。结果表明:1)选用合金体系Fe-62.5W-4.7C,在12501450℃下进行烧结,均可原位合成WC,同时生成少量Fe3W3C,Fe3W3C随温度升高而长大,而WC则颗粒细小,且弥散分布于基体;随烧结温度升高,材料密度和硬度均先显著增大后趋于平稳,在烧结温度为13501400℃时,材料密度、硬度和耐磨性达最佳匹配,最大硬度为56HRC,相对耐磨性为Q235的27倍。为降低Fe3W3C含量,选用合金体系Fe-62.5W-5C,并将其在1400℃下进行不同保温时间的烧结,反应生成单一硬质WC,表明该合金体系的C含量位于正常两相组织所对应的碳含量区间;反应生成的W...
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外加引入法制备WC/Fe材料的示意图
W 源 C 源 Fe 基 WC/Fe 耐磨材料图 1-2 原位合成法制备 WC/Fe 材料的示意图Figure 1-2 Schematic diagram of WC/Fe materials prepared by in situ synthesis以纯钨为钨源进行 WC 的原位合成，常用的制备方法有铸渗法[26-29]、熔敷法[30-合金化法[33]以及其他方法[34,35]。（1）铸渗法牛立斌等[26,27]将熔融铸铁浇注到叠加的钨丝网上，并在 1100 ℃与 1150 ℃下反应，得到 WCp与 W 丝混杂增强的铁基耐磨材料。在 1100 ℃下获得的 WC ，而在 1150 ℃下获得的 WC 颗粒较大。随后，其又将该实验进行改进，采用法制备上述材料，当浇注温度为 1300 ℃，离心机转速为 1340 rpm 时，复合涂组织有良好的冶金结合，涂层厚为 3 mm，涂层组织为 WC 颗粒、珠光体与微墨。且抵抗塑性变形与磨损的能力较未强化的铸铁而言明显增强。付永红等[28]法复合原位合成法制备 WCp/W 丝混杂增强铁基复合材料。反应生成的 WC 颗强化效果，而未反应完全的 W 丝起纤维强化作用。武宏等[29]对金属钨丝与灰
≥99.9% 106 湖南省冶金材料研究 ≥99.9% <23 湖南省冶金材料研究方法Fe 耐磨材料的制备的制备采用常规的粉末冶金工艺，即依次进行配粉、混粉、球烧结，材料制备过程中各个环节的注意事项如下所示。用精度为 0.01 的电子天平将实验粉末按一定的比例称量。混合粉末中加入 PEG，再进行搅拌至没法观察到明显的白色颗合金粉末质量的 2.5%。将上个步骤获得的混合粉末置于球料质量比为 4：1 的硬质合金 24 h，乙醇量以没过粉体表面 3 mm 左右为准，球磨机转速为 将球磨态的粉末置于真空干燥箱中，75 ℃保温 4 h。
【参考文献】：
期刊论文
[1]放电等离子烧结WC/Fe复合材料摩擦磨损性能[J]. 张展展,陈蕴博,张洋,高克玮,左玲立,祁晔思. 复合材料学报. 2017(10)
[2]激光熔敷原位合成WC增强铁基复合涂层的组织和性能[J]. 陈希章,胡科,袁其兵. 中国表面工程. 2016(04)
[3]原位自生WC增强Fe基涂层的组织及干滑动摩擦磨损性能[J]. 袁有录,李铸国. 材料工程. 2016(05)
[4]煤矿工业用耐磨复合材料的制备与性能研究[J]. 谷丽东,郭爱军,王旭东,鲍崇高,侯树增. 铸造. 2016(05)
[5]碳含量对盐助燃烧合成法制备的超细WC粉体形貌、尺寸和相的影响（英文）[J]. 喇培清,欧玉静,韩少博,魏玉鹏,朱丹丹,冯静. 稀有金属材料与工程. 2016(04)
[6]PAS原位合成WC陶瓷的反应历程[J]. 董晔,王传彬,沈强,张联盟. 硅酸盐通报. 2016(03)
[7]超细硬质合金中晶粒非均匀长大机理[J]. 袁红梅. 硬质合金. 2012(03)
[8]颗粒增强铁基耐磨材料的研究进展[J]. 陈守东,陈敬超,吕连灏. 机械工程材料. 2012(05)
[9]微波烧结粗晶低钴YG硬质合金存在的脱碳问题及其改进[J]. 鲍瑞,易健宏,杨亚杰,彭元东,张浩泽,娄静. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(02)
[10]颗粒增强金属基复合材料简介[J]. 任莹,路学成,许爱芬,谢坤. 热处理. 2011(05)
博士论文
[1]碳化铬颗粒增强铁基复合材料的原位制备与磨粒磨损性能研究[D]. 田景来.西安建筑科技大学 2014
[2]WC-Co梯度硬质合金的设计、制备及其性能研究[D]. 肖逸锋.中南大学 2008
硕士论文
[1]氩弧熔覆原位合成WCp增强铁基涂层组织与耐磨性[D]. 李雪丰.湘潭大学 2015
本文编号：3311749
【文章来源】：湘潭大学湖南省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
外加引入法制备WC/Fe材料的示意图
W 源 C 源 Fe 基 WC/Fe 耐磨材料图 1-2 原位合成法制备 WC/Fe 材料的示意图Figure 1-2 Schematic diagram of WC/Fe materials prepared by in situ synthesis以纯钨为钨源进行 WC 的原位合成，常用的制备方法有铸渗法[26-29]、熔敷法[30-合金化法[33]以及其他方法[34,35]。（1）铸渗法牛立斌等[26,27]将熔融铸铁浇注到叠加的钨丝网上，并在 1100 ℃与 1150 ℃下反应，得到 WCp与 W 丝混杂增强的铁基耐磨材料。在 1100 ℃下获得的 WC ，而在 1150 ℃下获得的 WC 颗粒较大。随后，其又将该实验进行改进，采用法制备上述材料，当浇注温度为 1300 ℃，离心机转速为 1340 rpm 时，复合涂组织有良好的冶金结合，涂层厚为 3 mm，涂层组织为 WC 颗粒、珠光体与微墨。且抵抗塑性变形与磨损的能力较未强化的铸铁而言明显增强。付永红等[28]法复合原位合成法制备 WCp/W 丝混杂增强铁基复合材料。反应生成的 WC 颗强化效果，而未反应完全的 W 丝起纤维强化作用。武宏等[29]对金属钨丝与灰
≥99.9% 106 湖南省冶金材料研究 ≥99.9% <23 湖南省冶金材料研究方法Fe 耐磨材料的制备的制备采用常规的粉末冶金工艺，即依次进行配粉、混粉、球烧结，材料制备过程中各个环节的注意事项如下所示。用精度为 0.01 的电子天平将实验粉末按一定的比例称量。混合粉末中加入 PEG，再进行搅拌至没法观察到明显的白色颗合金粉末质量的 2.5%。将上个步骤获得的混合粉末置于球料质量比为 4：1 的硬质合金 24 h，乙醇量以没过粉体表面 3 mm 左右为准，球磨机转速为 将球磨态的粉末置于真空干燥箱中，75 ℃保温 4 h。
【参考文献】：
期刊论文
[1]放电等离子烧结WC/Fe复合材料摩擦磨损性能[J]. 张展展,陈蕴博,张洋,高克玮,左玲立,祁晔思. 复合材料学报. 2017(10)
[2]激光熔敷原位合成WC增强铁基复合涂层的组织和性能[J]. 陈希章,胡科,袁其兵. 中国表面工程. 2016(04)
[3]原位自生WC增强Fe基涂层的组织及干滑动摩擦磨损性能[J]. 袁有录,李铸国. 材料工程. 2016(05)
[4]煤矿工业用耐磨复合材料的制备与性能研究[J]. 谷丽东,郭爱军,王旭东,鲍崇高,侯树增. 铸造. 2016(05)
[5]碳含量对盐助燃烧合成法制备的超细WC粉体形貌、尺寸和相的影响（英文）[J]. 喇培清,欧玉静,韩少博,魏玉鹏,朱丹丹,冯静. 稀有金属材料与工程. 2016(04)
[6]PAS原位合成WC陶瓷的反应历程[J]. 董晔,王传彬,沈强,张联盟. 硅酸盐通报. 2016(03)
[7]超细硬质合金中晶粒非均匀长大机理[J]. 袁红梅. 硬质合金. 2012(03)
[8]颗粒增强铁基耐磨材料的研究进展[J]. 陈守东,陈敬超,吕连灏. 机械工程材料. 2012(05)
[9]微波烧结粗晶低钴YG硬质合金存在的脱碳问题及其改进[J]. 鲍瑞,易健宏,杨亚杰,彭元东,张浩泽,娄静. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(02)
[10]颗粒增强金属基复合材料简介[J]. 任莹,路学成,许爱芬,谢坤. 热处理. 2011(05)
博士论文
[1]碳化铬颗粒增强铁基复合材料的原位制备与磨粒磨损性能研究[D]. 田景来.西安建筑科技大学 2014
[2]WC-Co梯度硬质合金的设计、制备及其性能研究[D]. 肖逸锋.中南大学 2008
硕士论文
[1]氩弧熔覆原位合成WCp增强铁基涂层组织与耐磨性[D]. 李雪丰.湘潭大学 2015
本文编号：3311749
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