超细晶CoCrW合金组织及力学性能的研究

发布时间：2020-11-02 21:18

　　 CoCrW合金由于其优异的热强性能、耐蚀性能以及耐磨性能被广泛的应用于一些工况恶劣,对材料性能要求极高的工业,如核能工业、燃气轮机工业、航空航天工业以及医学领域等。尽管有很多的优点,CoCrW合金塑韧性却极差,这导致长期以来CoCrW合金的使用状态都是铸态。然而随着工业的发展,铸态CoCrW合金的性能已经有所不及,亟需发展新的成型手段,从其成型的方式的改变来提高CoCrW合金的性能。国外已有变形成型的CoCrW合金,例如Stellite 6B合金,但是只能成型形状简单形状的零件,而且由于CoCrW合金硬度高,脆性大,后续加工费用过高,所以并不理想。近年来,有研究人员采用粉末冶金的手段成型CoCrW合金,发现粉末冶金工艺成型的CoCrW合金具有优异的性能。为进一步研究粉末冶金工艺成型的CoCrW合金组织及其力学性能,本工作采用了真空热压工艺成型CoCrW合金,在此基础上展开了对CoCrW合金显微组织及力学性能的研究。本文在粉末DSC的数据之上,制定了真空热压工艺,采用自制的真空热压炉成型了CoCrW合金。为了提高热压成型CoCrW合金的力学性能,本文在热压成型CoCrW合金的DSC数据之上制定了固溶处理制度。为了对比研究真空热压CoCrW合金的组织及力学性能,采用铸造的方法成型了CoCrW合金。利用SEM,EDS,XRD和TEM等手段探究了CoCrW合金相的组成,研究了真空热压成型CoCrW合金在固溶处理后后组织的变化,对比了铸造与真空热压法成型的CoCrW合金的组织。通过硬度实验,室温单向拉伸实验以及往复式球盘摩擦磨损实验,系统研究了热压态、固溶态及铸态CoCrW合金力学性能的变化。结果表明,热压态与固溶态CoCrW合金的组成相种类均为M23C6,M12C,Cr Co和g-Co,而铸态CoCrW合金的组成相为g-Co、M12C和M23C6。固溶处理后合金中M23C6的含量降低,原始颗粒边界大幅减少,合金的组织明显粗化,基体发生固溶强化。固溶处理提高了经热压成型的CoCrW合金的塑性和耐磨性能,适当温度及时间的固溶处理也可以提高经热压成型的CoCrW合金的硬度,但是过高温度、过长时间的固溶处理会降低其硬度,合金的抗拉强度则会随着固溶温度的升高、固溶时间的延长先增高后降低。铸态CoCrW合金的抗拉强度和塑性均优于热压态CoCrW合金,但将经热压成型的CoCrW合金进行适当的固溶处理后,固溶态CoCrW合金的抗拉强度和塑性均可优于铸态CoCrW合金。铸态CoCrW合金的硬度及耐磨性能则比热压态CoCrW合金的低。
【学位单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2015
【中图分类】：TG146.16
【文章目录】：
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 钴基合金
        1.1.1 钴基合金的四种类型
            1.1.1.1 钴基磁合金
            1.1.1.2 钴基高温合金
            1.1.1.3 钴基医用合金
            1.1.1.4 钴基耐磨合金
        1.1.2 钴基合金的研究现状
    1.2 CoCrW合金
        1.2.1 CoCrW合金的特点
        1.2.2 CoCrW合金的制备方法
            1.2.2.1 铸造CoCrW合金
            1.2.2.2 变形CoCrW合金
            1.2.2.3 喷涂CoCrW合金
            1.2.2.4 粉末冶金CoCrW合金
        1.2.3 CoCrW合金的热处理措施
            1.2.3.1 固溶处理
            1.2.3.2 中间处理
            1.2.3.3 时效处理
        1.2.4 CoCrW合金的研究现状
    1.3 粉末冶金技术
    1.4 研究意义和主要内容
第二章 实验材料和方法
    2.1 实验材料
    2.2 真空热压装置
    2.3 CoCrW合金成型方法及热处理制度
    2.4 CoCrW合金分析测试方法
第三章 CoCrW合金的成型及热处理
    3.1 CoCrW合金粉末成分分析及其微观形貌
    3.2 CoCrW合金粉末热物性分析
    3.3 CoCrW合金粉末XRD分析
    3.4 热压成型CoCrW合金
    3.5 热压态CoCrW合金块热物性分析及固溶处理
    3.6 铸造成型CoCrW合金
    3.7 本章小结
第四章 CoCrW合金的显微组织分析
    4.1 CoCrW合金宏观形貌
        4.1.1 热压态CoCrW合金宏观形貌
        4.1.2 铸态CoCrW合金宏观形貌
    4.2 热压态CoCrW合金化学成分
    4.3 合金孔隙及致密度
    4.4 CoCrW合金微观组织
        4.4.1 热压态与固溶态CoCrW合金微观组织
        4.4.2 铸态CoCrW合金微观组织
    4.5 本章小结
第五章 CoCrW合金的力学性能分析
    5.1 CoCrW合金硬度
        5.1.1 热压态与铸态CoCrW合金硬度
        5.1.2 热压态与固溶态CoCrW合金硬度
    5.2 CoCrW合金拉伸性能
        5.2.1 铸态与热压态CoCrW合金拉伸性能对比研究及断口分析
        5.2.2 热压态与固溶态CoCrW合金拉伸性能对比及断口分析
    5.3 CoCrW合金耐磨性能
        5.3.1 铸态及热压态CoCrW耐磨性能对比研究
        5.3.2 热压态及固溶态CoCrW合金耐磨性能
    5.4 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢
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本文编号：2867582