挤压模具用粉末冶金钼基合金材料研究

发布时间：2017-10-18 03:16

  本文关键词：挤压模具用粉末冶金钼基合金材料研究

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【摘要】：随着现代科技产业的快速发展,对挤压模具材料的各项性能提出了更高的要求,但传统的H13钢等挤压模具材料已很难满足生产中的使用要求,因此开发高性能新型挤压模具材料就显得十分必要。Mo-W合金因具有优异的物理性能、力学性能以及较好的高温性能被广泛应用于材料加工、武器装备、航空航天、原子能以及微电子信息等工业领域之中。基于Mo-W合金的良好高温性能、高强度和高硬度、良好的耐磨与耐蚀性能,本论文首先从加入Co元素以改善合金的塑性角度出发,用粉末冶金的方法对Mo-W-Co合金机械合金化以及真空烧结工艺参数进行探讨和优化,随后进一步研究热处理工艺对合金抗氧化性能以及常温和高温性能的影响作用,从而制备出具有较高性能的Mo-W-Co合金。本论文采用粉末冶金法制备Mo-W-Co合金,通过硬度测试、室温拉伸、X射线衍射物相分析(XRD)、金相组织分析(OM)、扫描电子显微分析(SEM)、背散射显微分析(BSE)以及能谱分析(EDS)等方法研究了不同球磨工艺、真空烧结工艺和热处理工艺对Mo-W-Co合金组织结构及其力学性能的影响规律,研究结果表明:(1)相同Co含量的合金粉末分别在球磨不同时间后,球磨20h的部分粉末由原来的球状变为薄片层状,而球磨10h的粉末基本保持原状;球磨20h后的粉末粒度和振实密度都相对于球磨10h有一定的改善;不同Co含量的合金粉末在相同球磨时间下,低Co合金球磨后粉末的团聚现象较为严重,而高Co合金粉末团聚并不明显。相同Co含量的合金粉末分别在不同球磨转速下,高转速下的粉末粒度较低转速有明显细化,振实密度明显提高,且团聚现象有了明显改善;球磨工艺参数:转速300r/min湿磨20h,介质无水乙醇。(2)烧结组织主要以β相即(Mo,W)固溶体为基体,μ相即化合物Co7Mo6和Co7W6为第二相,其第二相强化机理是通过μ相呈点状或小面积片状弥散分布于β相基体晶界处时,合金的硬度有较为明显的提高;μ相会随烧结温度的升高而快速长大,由粒状和小面积片状长大为大面积的片状,存在区域也从晶间扩散到晶内;低Co含量的Mo-W-Co合金硬度在各烧结工艺下均高于高Co含量合金,其中以低Co含量合金在1300℃温度下烧结,保温3.5h所得到的洛氏硬度和抗拉强度最高,耐磨性也最好;低Co含量Mo-W-Co合金的合理真空烧结工艺参数:烧结温度1300℃,保温3.5h。(3)渗Si处理后合金渗层主要由内外渗层构成,外渗层主要成分为Al2O3,内渗层主要成分为Mo Si2和Mo5Si3;合金的洛氏硬度HRC较合金烧结态有一定提高,但在抗氧化试验后合金的硬度明显降低,与合金烧结态硬度相当或略有提高;经过抗氧化试验后,合金试样都有一定的烧损,氧化皮的主要成分包括Si O2、Mo O3、Al2O3等;最佳渗剂配方:60%Si、25%Al2O3、10%NH4Cl、5%Ca Cl2(质量比)。(4)固溶处理后合金组织相组成为β(Mo-W固溶体)、μ(Co7Mo6与Co7W6)和κ(Co3Mo),μ相在组织中偏聚较为严重,κ相含量较少但分布较为均匀;时效处理后合金组织相组成不变,但κ相含量增加,μ相含量减少,相偏聚现象有所缓解;1100℃固溶处理保温1h后油淬得到最高的室温硬度HRC45.8;合金的高温环境500℃和600℃下硬度相差不大,当环境温度700℃时合金脆性很大,高温硬度最低;500℃时效处理保温10h得到的合金组织最佳,且最高室温硬度HRC43.7;合金的高温硬度随环境温度的升高而下降,但700℃时合金硬度有所提高,脆性相对改善;高温下的磨损率随环境温度的升高而升高;最佳的固溶与时效处理工艺参数:固溶1100℃×1h油淬,时效500℃×10h。
【关键词】：挤压模具材料 Mo-W-Co合金 显微组织 机械合金化 真空烧结
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG375.41;TF125.241
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-22
• 1.1 选题背景与意义9-11
• 1.2 Mo合金的概述与发展现状11-19
• 1.2.1 Mo-W系合金概述11-15
• 1.2.2 Mo-W系合金的表面处理15-17
• 1.2.3 Mo及其合金的生产和应用现状17-18
• 1.2.4 Mo及其合金的发展前景展望18-19
• 1.3 研究目标及内容19-22
• 1.3.1 研究目标19-20
• 1.3.2 研究方法20
• 1.3.3 研究内容20-21
• 1.3.4 课题创新点与难点21-22
• 第二章 材料制备与实验方法22-31
• 2.1 实验方案22-27
• 2.1.1 粉末高能球磨工艺22-23
• 2.1.2 粉末压制工艺23-25
• 2.1.3 粉末烧结工艺25
• 2.1.4 热处理工艺25-27
• 2.2 实验工艺流程27
• 2.3 材料性能检测及组织观察27-29
• 2.3.1 显微组织结构分析27-28
• 2.3.2 力学性能检测28-29
• 2.4 实验所需材料及设备仪器29-31
• 2.4.1 实验所用材料29
• 2.4.2 实验设备及仪器29-31
• 第三章 Mo-W-Co系合金粉末的高能球磨工艺研究31-38
• 3.1 引言31
• 3.2 高能球磨工艺参数的研究31-36
• 3.2.1 球磨时间对粉末微观形貌及粉末粒度的影响31-34
• 3.2.2 球磨转速的影响34-36
• 3.3 本章小结36-38
• 第四章 混合粉末真空烧结组织与性能研究38-47
• 4.1 引言38
• 4.2 混合粉末真空烧结室温组织与性能38-45
• 4.2.1 烧结样的室温金相组织分析38-40
• 4.2.2 烧结样的XRD物相分析40-41
• 4.2.3 烧结样的扫描电镜及能谱分析41-42
• 4.2.4 烧结样的室温力学性能分析42-45
• 4.3 本章小结45-47
• 第五章 热处理工艺对烧结态合金组织与性能的影响47-65
• 5.1 引言47
• 5.2 渗Si处理工艺的研究47-55
• 5.2.1 渗Si工艺对合金渗Si层及抗氧化性能的影响47-54
• 5.2.2 渗Si工艺对合金硬度及耐磨性的影响54-55
• 5.3 固溶与时效处理工艺的研究55-64
• 5.3.1 固溶和时效处理后试样的金相组织分析55-57
• 5.3.2 固溶与时效处理后试样的XRD物相分析57-58
• 5.3.3 固溶与时效处理后试样的扫描电镜及能谱分析58-61
• 5.3.4 固溶与时效处理后合金的力学性能分析61-64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 结论65-66
• 参考文献66-69
• 致谢69-70

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：1052626