WC-MgO复合材料的热压烧结工艺与组织性能研究
发布时间：2024-11-26 21:15
硬质合金具有高强度、高硬度、高弹性模量和低热膨胀系数等优点,在切削刀具、石油与矿产勘探、精密模具和耐磨零件等领域有着广泛应用,因此受到国内外学术界、产业界的重视,成为新型工具和结构材料的研究热点之一。钨钴类(WC-Co)硬质合金是该领域材料的研究主题,其中金属钴(Co)是合金材料韧性的前提,碳化钨(WC)作为硬质相是材料高硬度的保证。但Co是一种昂贵而稀缺的战略资源,且由于其特殊的物理、化学性能,在催化剂、电池、电子部件等领域的需求量也在增加。此外,由于Co的低熔点、高温时易软化、高化学活性等特点使得合金材料的硬度和耐蚀性受到影响。因此,研制兼具高硬度和高韧性、原材料易得的新型复合材料,成为钨钴类合金的理想替代物,具有重要的战略和经济意义。 本文中,以氧化镁(MgO)作为Co的替代材料,采用机械合金化法制备出具有纳米结构的WC-MgO复合粉末以及运用热压烧结工艺获得WC-MgO块体复合材料。研究工作从分析复合粉末的烧结致密化过程开始,通过改善烧结体的显微组织结构来提高其力学性能,然后再考察该材料的腐蚀、磨损等性能。主要工作包括：研究复合粉末的烧结致密化过程；设计针对纳米复合粉末的热...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究目的
1.1.1 选题背景
1.1.2 代Co类硬质合金及课题前期研究工作
1.2 国内外研究现状
1.2.1 WC类硬质合金材料粉末的制备
1.2.2 硬质合金的烧结工艺
1.2.3 新型硬质合金的发展趋势
1.2.4 晶粒长大抑制剂在硬质合金中应用
1.3 本论文的主要研究内容
1.4 研究目的及意义
1.5 本论文中拟解决的关键问题
参考文献
第二章 WC-MgO复合材料的烧结致密化过程的研究
2.1 实验材料和方法
2.1.1 实验设备
2.1.2 粉末的表征及分析方法
2.1.3 热膨胀实验
2.1.4 主烧结曲线理论
2.2 WC-MgO纳米复合粉末的制备及表征
2.3 WC-MgO纳米复合粉末的主烧结曲线建立
2.3.1 WC-MgO纳米复合粉末的致密化行为
2.3.2 主烧结曲线的建立
2.4 WC-MgO纳米复合粉末的主烧结曲线的验证及应用
2.4.1 WC-MgO纳米复合粉末主烧结曲线的验证
2.4.2 WC-MgO纳米复合粉末致密化过程的预测
2.5 本章小结
参考文献
第三章 WC-MgO复合材料的热压烧结组织的研究
3.1 实验设备和方法
3.1.1 实验设备及参数
3.1.2 分析测试方法
3.2 热压烧结制度对WC-MgO烧结试样组织的影响
3.2.1 烧结温度和保温时间对烧结试样组织的影响
3.2.2 烧结试样显微结构的变化
3.3 晶粒长大抑制剂对WC-MgO烧结试样组织的影响
3.3.1 晶粒长大抑制剂对烧结试样物相的影响
3.3.2 晶粒长大抑制剂对烧结试样的致密度和晶粒生长的影响
3.4 本章小结
参考文献
第四章 WC-MgO复合材料的断裂韧性的研究
4.1 实验材料和方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验设备和方法
4.2 载荷对WC-MgO复合材料硬度压痕的影响
4.3 WC-MgO复合材料的断裂韧性
4.3.1 压痕断裂韧性力学模型的确定
4.3.2 WC-MgO复合材料的增韧机制分析
4.4 本章小结
参考文献
第五章 WC-MgO复合材料的腐蚀及腐蚀磨损行为的研究
5.1 实验材料和方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 浸泡试验
5.1.3 电化学测试——Tafel曲线分析法
5.1.4 腐蚀磨损实验
5.2 WC-MgO复合材料的浸泡腐蚀
5.2.1 酸性溶液中WC-MgO复合材料的浸泡腐蚀
5.2.2 碱性溶液中WC-MgO复合材料的浸泡腐蚀
5.3 WC-MgO复合材料的电化学腐蚀行为
5.3.1 腐蚀溶液种类对WC-MgO复合材料Tafel曲线的影响
5.3.2 晶粒长大抑制剂对WC-MgO复合材料Tafel曲线的影响
5.4 WC-MgO复合材料的腐蚀磨损
5.4.1 腐蚀溶液种类对WC-MgO复合材料腐蚀磨损的影响
5.4.2 酸性和碱性环境中WC-MgO复合材料的磨损规律
5.5 本章小结
参考文献
第六章 WC-MgO复合材料的固体颗粒冲蚀规律的研究
6.1 实验材料和方法
6.1.1 实验材料
6.1.2 实验设备和方法
6.2 WC-MgO复合材料的固体颗粒冲蚀规律
6.2.1 晶粒长大抑制剂对WC-MgO复合材料冲蚀磨损规律的影响
6.2.2 WC-MgO复合材料的冲蚀磨损表面形貌
6.3 微观动力学模型(MSDM)的建立及应用
6.3.1 点阵的划分与力的判定
6.3.2 点阵间力的作用
6.3.3 外力的作用
6.3.4 点阵的位置矢量
6.3.5 点阵的移动
6.3.6 材料的磨损
6.3.7 MSDM法模拟固体颗粒冲蚀过程
6.4 MSDM法模拟WM-MgO复合材料的冲蚀磨损
6.4.1 初始化条件
6.4.2 晶粒尺寸和晶界强度对冲蚀磨损量的影响
6.5 本章小结
参考文献
第七章 全文总结
7.1 论文主要结论
7.2 主要特色和创新点
7.3 展望
参考文献
附录 微观动力学模型的源程序代码
作者攻读学位期间发表和收录的相关论文
致谢
本文编号：4012596
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 选题背景及研究目的
1.1.1 选题背景
1.1.2 代Co类硬质合金及课题前期研究工作
1.2 国内外研究现状
1.2.1 WC类硬质合金材料粉末的制备
1.2.2 硬质合金的烧结工艺
1.2.3 新型硬质合金的发展趋势
1.2.4 晶粒长大抑制剂在硬质合金中应用
1.3 本论文的主要研究内容
1.4 研究目的及意义
1.5 本论文中拟解决的关键问题
参考文献
第二章 WC-MgO复合材料的烧结致密化过程的研究
2.1 实验材料和方法
2.1.1 实验设备
2.1.2 粉末的表征及分析方法
2.1.3 热膨胀实验
2.1.4 主烧结曲线理论
2.2 WC-MgO纳米复合粉末的制备及表征
2.3 WC-MgO纳米复合粉末的主烧结曲线建立
2.3.1 WC-MgO纳米复合粉末的致密化行为
2.3.2 主烧结曲线的建立
2.4 WC-MgO纳米复合粉末的主烧结曲线的验证及应用
2.4.1 WC-MgO纳米复合粉末主烧结曲线的验证
2.4.2 WC-MgO纳米复合粉末致密化过程的预测
2.5 本章小结
参考文献
第三章 WC-MgO复合材料的热压烧结组织的研究
3.1 实验设备和方法
3.1.1 实验设备及参数
3.1.2 分析测试方法
3.2 热压烧结制度对WC-MgO烧结试样组织的影响
3.2.1 烧结温度和保温时间对烧结试样组织的影响
3.2.2 烧结试样显微结构的变化
3.3 晶粒长大抑制剂对WC-MgO烧结试样组织的影响
3.3.1 晶粒长大抑制剂对烧结试样物相的影响
3.3.2 晶粒长大抑制剂对烧结试样的致密度和晶粒生长的影响
3.4 本章小结
参考文献
第四章 WC-MgO复合材料的断裂韧性的研究
4.1 实验材料和方法
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验设备和方法
4.2 载荷对WC-MgO复合材料硬度压痕的影响
4.3 WC-MgO复合材料的断裂韧性
4.3.1 压痕断裂韧性力学模型的确定
4.3.2 WC-MgO复合材料的增韧机制分析
4.4 本章小结
参考文献
第五章 WC-MgO复合材料的腐蚀及腐蚀磨损行为的研究
5.1 实验材料和方法
5.1.1 实验材料
5.1.2 浸泡试验
5.1.3 电化学测试——Tafel曲线分析法
5.1.4 腐蚀磨损实验
5.2 WC-MgO复合材料的浸泡腐蚀
5.2.1 酸性溶液中WC-MgO复合材料的浸泡腐蚀
5.2.2 碱性溶液中WC-MgO复合材料的浸泡腐蚀
5.3 WC-MgO复合材料的电化学腐蚀行为
5.3.1 腐蚀溶液种类对WC-MgO复合材料Tafel曲线的影响
5.3.2 晶粒长大抑制剂对WC-MgO复合材料Tafel曲线的影响
5.4 WC-MgO复合材料的腐蚀磨损
5.4.1 腐蚀溶液种类对WC-MgO复合材料腐蚀磨损的影响
5.4.2 酸性和碱性环境中WC-MgO复合材料的磨损规律
5.5 本章小结
参考文献
第六章 WC-MgO复合材料的固体颗粒冲蚀规律的研究
6.1 实验材料和方法
6.1.1 实验材料
6.1.2 实验设备和方法
6.2 WC-MgO复合材料的固体颗粒冲蚀规律
6.2.1 晶粒长大抑制剂对WC-MgO复合材料冲蚀磨损规律的影响
6.2.2 WC-MgO复合材料的冲蚀磨损表面形貌
6.3 微观动力学模型(MSDM)的建立及应用
6.3.1 点阵的划分与力的判定
6.3.2 点阵间力的作用
6.3.3 外力的作用
6.3.4 点阵的位置矢量
6.3.5 点阵的移动
6.3.6 材料的磨损
6.3.7 MSDM法模拟固体颗粒冲蚀过程
6.4 MSDM法模拟WM-MgO复合材料的冲蚀磨损
6.4.1 初始化条件
6.4.2 晶粒尺寸和晶界强度对冲蚀磨损量的影响
6.5 本章小结
参考文献
第七章 全文总结
7.1 论文主要结论
7.2 主要特色和创新点
7.3 展望
参考文献
附录 微观动力学模型的源程序代码
作者攻读学位期间发表和收录的相关论文
致谢
本文编号：4012596
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