不同粒度WC粉对WC6%Co04Cr3C2TaC硬质合金组织和能的影响毕业.doc
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1、(2013 届)届) 本科毕业论文资料本科毕业论文资料 题题 目目 名名 称:称: 不同粒度不同粒度 WC 粉对粉对 WC-6%Co-0.4( Cr3C2/ TaC)硬质合金组织和性能的影响硬质合金组织和性能的影响 学学 院(部):院(部): 冶冶 金金 工工 程程 学学 院院 专专 业:业: 金属材料工程金属材料工程 学学 生生 姓姓 名:名: 陈亮陈亮 班班 级:级: 金属材料金属材料 092 学号:学号: 09495100303 指导教师姓名:指导教师姓名: 胡金娥胡金娥 职称: 职称: 副教授副教授 最终评定成绩:最终评定成绩: 湖南工业大学教务处湖南工业大学教务处 2013 届届 本
2、科毕业论文资料本科毕业论文资料 第一部分第一部分 毕业论文毕业论文 (2013 届)届) 本科毕业论文本科毕业论文 题题 目目 名名 称:称: 不同粒度不同粒度 WC 粉对粉对 WC-6%Co-0.4( Cr3C2/ TaC)硬质合金组织和性能的影响硬质合金组织和性能的影响 学学 院(部):院(部): 冶冶 金金 工工 程程 学学 院院 专专 业:业: 金属材料工程金属材料工程 学学 生生 姓姓 名:名: 陈亮陈亮 班班 级:级: 金属材料金属材料 092 学号:学号: 09495100303 指导教师姓名:指导教师姓名: 胡金娥胡金娥 职称: 职称: 副教授副教授 最终评定成绩:最终评定成绩
3、: 2013 年 5 月 湖南工业大学本科毕业论文 湖南工业大学湖南工业大学 本科毕业论文本科毕业论文 诚信声明诚信声明 本人郑重声明:所呈交的毕业论文,题目不同粒度 WC 粉对 WC6%Co0.4(Cr3C2/TaC)硬质合金组织和性能的影响是本人在指 导教师的指导下,进行研究工作所取得的成果。对本文的研究作出重要 贡献的个人和集体,均已在文章以明确方式注明。除此之外,本论文 (设计)不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。本 人完全意识到本声明应承担的责任。 作者签名: 日期: 2013 年 5 月 湖南工业大学本科毕业论文 I 摘 要 采用粒度分别为 5m、3m、1m 的三种
4、粗、中、细 WC 粉并添加少量晶粒长大 抑制剂 Cr3C2/TaC,通过同样的的混料、压制、烧结等基本粉末冶金工艺制得三组 WC-6%Co-0.4(Cr3C2/TaC)硬质合金试样,每组各三个试样。首先采用扫描电镜或 金相显微镜观察三组试样的金相组织,然后用三点弯曲实验测定硬质合金试样的抗弯 强度,再测试试样硬度,最后测量硬质合金试样的矫顽磁力。通过三点弯曲实验和金 相分析实验,找到了 WC 晶粒度及其均匀性对 WC-Co 硬质合金抗弯强度的影响规律。 实验结果表明,一般情况下,对于 YG6 硬质合金,抗弯强度随 WC 平均晶粒度增大 而减小,粒度分布越均匀,抗弯强度越大;同时硬度和矫顽磁力也
5、随晶粒度的减小而 增大。 关键词:YG6 硬质合金;抗弯强度;平均晶粒度;矫顽磁力 湖南工业大学本科毕业论文 II ABSTRACT Using particle size is 5m, 3 m, respectively 1 m three kinds of coarse, medium and fine WC powder and add a small amount of grain growth inhibitor Cr3C2 / TaC, through the same mixing, pressing and sintering of powder metallurgy tech
6、nology made three group of WC-6%Co-0.4(Cr3C2/TaC) carbide sample, each set of three specimens. First three groups of specimens were observed by scanning electron microscopy (sem) and metallographic microscope, metallographic organization, then hard alloy specimen is measured by three point bending e
7、xperiment of bending strength, and hardness test specimen, the measuring carbide samples of coercive force. By three point bending experiment and metallographic analysis, find the WC grain size and the uniformity of WC - Co in cemented carbide bending strength of the influence law. Experimental resu
8、lts show that, in general, for YG6 cemented carbide, the bending strength decrease with increasing average WC grain size, particle size distribution more uniform, the greater the bending strength; Also on hardness and coercive force increases with the decreasing of grain size. Key words:YG6 cemented
9、 carbide;ending strength;verage grain degrees;coercive intensity 湖南工业大学本科毕业论文 目 录 第 1 章 绪 论1 1.1 前言1 1.2 课题的目的和意义1 1.3 发展状况与前景2 1.4WC 粉末粒度表示及分析方法2 1.5 硬质合金硬度3 1.6 抗弯强度3 1.7 矫顽磁力 3 第 2 章 实验过程及方法4 2.1 实验原料 4 2.2 实验设备 5 2.3 试样的制备过程 5 2.3.1 湿磨6 2.3.2 干燥7 2.3.3 过筛9 2.3.4 掺胶8 2.3.5 压制9 2.3.6 烧结10 2.4 试样性能
10、检测 13 2.4.1 抗弯强度测定13 2.4.2 金相组织的观察15 2.4.3 矫顽磁力测定15 2.4.4 硬度的测定16 第 3 章 实验结果与分析17 3.1 抗弯强度17 3.1.1 影响硬质合金抗弯强度的因素17 3.1.2 WC 粒度对抗弯强度的影响18 3.2 矫顽磁力 19 3.2.1 影响硬质合金矫顽磁力的因素19 3.2.2 WC 粒度对矫顽磁力的影响20 3.3 硬度 21 3.3.1 影响硬质合金硬度的因素21 3.3.2WC 粒度对硬度的影响21 结 论22 参考文献23 致 谢25 湖南工业大学本科毕业论文 1 第 1 章 绪 论 1.1 前言 硬质合金是以高
11、硬度难熔金属的碳化物(WC、TiC、Cr3C2)为基体,以铁族金属 钴(Co) 、镍(Ni) 、铁(Fe)为粘结剂,用粉末冶金方法制造的在真空炉或氢气还 原炉中烧结而成的一种多相组合材料1。硬质合金作为一种高效工具材料,自问世迄 今 70 多年间已取得了惊人的成就,由小规模生产发展成完整的工业体系。 硬质合金因为具有高弹性模量、高硬度、高耐磨性、良好的红硬性和耐酸、耐碱、 抗氧化性以及低线膨胀系数等特性,使得它在当今的工具材料、耐腐蚀材料方面显示 出极大的优势。因为它的耐磨性和极高的硬度,使得材料在 500乃至 1000的温度 下也可以维持其性能不变。硬质合金的用途非常广泛,一般用于刀具材料等
12、。 1.2 课题的目的和意义 硬质合金的硬度随硬化相含量升高、晶粒变细而增大,粘结金属含量越大硬质合 金的韧性越好,抗弯强度越大。本课题主要是研究 WC 粒度对 WC-6%Co- 0.4(Cr3C2/TaC)硬质合金的组织和性能(抗弯强度、硬度、矫顽力)的影响。 硬质合金可以根据 WC 平均晶粒度分为:超粗晶粒硬质合金,粗晶粒硬质合金, 中晶粒硬质合金,细晶粒硬质合金,超细晶粒硬质合金;亚微米晶粒硬质合金,纳米 晶粒硬质合金。 超细晶粒硬质合金抗弯强度的增强,其磨粒磨损性能和硬度的提高,是其得到快 速发展的主要原因。一般的超细晶粒合金都有高红硬性、高硬度、高耐磨性、高强度 等性能,通常在高负荷
13、和疲劳性能要求不高时使用。亚微米晶粒合金特别适合用于适 当使用温度下的高应力磨损,而又要求锐利、刚性好的工具。 和细晶粒合金相比,粗晶粒合金具有更好的强度和断裂韧性,适合于在较高工作 温度条件下使用。因此,制备矿用合金的趋势是增大 WC 晶粒度,降低合金的 Co 含 量,这样就可以获得好的断裂韧性和强度,以及高温性能。 研究表明,在相同 Co 含量条件下,提高 WC 的晶粒度,可提高合金的硬度、矫 顽力和断裂韧性同时也会降低抗弯强度。低 Co 粗晶粒硬质合金同时具有高的导热率、 低的膨胀系数和较好的断裂韧性,因而能满足一些特殊的使用要求。同时合金高的热 导率、低的热膨胀系数、好的高温磨损性能、
14、高的横向断裂强度和高的断裂韧性性能 有利于改善合金表面微观剥落与微观断裂,以及高温磨粒磨损等失效形式。通过研究 可以充分了解不同粒度 WC 对硬质合金性能的影响,从而采用合适的 WC 粒度制造 出满足客户要求的各种不同性能的产品。 湖南工业大学本科毕业论文 2 1.3 发展状况与前景 随着电子、宇航、现代军工尖端技术的进步,加工难度越来越大,精度要求越来越 高,促使硬质合金向着超细粒度、高纯度、高精度、高性能方向发展4。正是现代科 研成果开发出的高新技术与设备在硬质合金生产上的应用,才使得涂层、超细等“双 高”性能的优质合金得以问世并投产。 硬质合金是脆性材料,其硬度和强度之间存在着矛盾:硬度
15、高则强度低,而强度 高则硬度低。突破这一技术瓶颈,一直是人们努力的方向。研究表明,除组分本身的 特性之外,硬质合金的微观结构,对其硬度和韧性起到决定性的作用。 国外新型硬质合金向超粗、特粗晶粒方向发展。它们相对于以往的中、粗颗粒硬 质合金来说,在含有相同量的 Co 时,可以达到很高的断裂韧性与红硬性,并且体现 出较好的抗热冲击性和抗热疲劳性能。而一般软岩的连续开采都是在极端的工作条件 下进行的,因此它们起到了相当大的作用。除此之外,对于要求较高的冲压模和轧辊, 它们也是不错之选,超粗和特粗硬质合金具有非常好的前景。 1.4 WC 粉末粒度表示及分析方法 所谓粒度就是以 mm 或 m 表示的颗粒
16、的大小,简称粒径。通常球体颗粒的粒度 用直径表示,立方体颗粒的粒度用边长表示。对不规则的矿物颗粒,可将与矿物颗粒 有相同行为的某一球体直径作为该颗粒的等效直径。分散体系和粉末中颗粒的粒度和 比表面(单位体积或单位质量分散相所具有的表面积)决定着分散体系和粉末的性质, 因此粒度的测量在材料科学的研究中是一种最基本的测量。由于组成粉末的无数颗粒 一般粒径不同,故又用具有不同粒径的颗粒占全部粉末的百分含量表示粉末的粒度组 成,又称粒度分布1。因此严格讲,粒度仅指单颗粒而言,而粒度组成则指整个粉末 体,但是通常说的粉末粒度包含有粉末的平均粒径的意义,也就是粉末的某种统计性 平均粒径。 粉末粒度组成的表
17、示比较麻烦,应用也不太方便,许多情况下只需要知道粉末的 平均粒度就行了。由符合统计规律的粒度组成计算的平均粒径称为统计平均粒径,是 表征整个粉末体的一种粒度参数。 对于粒度的测试方法应根据粉末粒度范围、颗粒的形态材质以及测试的目的等不 同要求而确定。目前,粉末粒度的测试方法主要有以下几种测试方法: 筛分法; 显微镜法(SEM 或 TEM) ; 离心沉降法; 激光散射法; 湖南工业大学本科毕业论文 3 1.5 硬质合金硬度 金属硬度检测主要有两类试验方法。一类是静态试验方法,这类方法试验力的施 加是缓慢而无冲击的。压痕投影面积、压痕的深度或压痕凹印面积的大小会反应硬度 的大小。布氏、韦氏、洛氏、
18、努氏、巴氏、维氏的测试方法是静态试验测试法。应用 非常多的是布、洛、维这三种,在检测金属硬度时一般都采用这三种。在产品检测时 我们习惯用并且用的最多是洛氏硬度。此外,肖氏和里氏硬度属于动态试验法,这是 因为在试验过程中,我们所施加的力是动态和冲击性的。对于大型和不方便移动产品 的,我们通常用动态测试方法。这里对于 YG6 试样硬度测试采用洛氏硬度测试方法。 1.6 抗弯强度 硬度高、耐磨性好是硬质合金的主要特点,这些优点使得它被广泛用于冶金、矿 山的开采、纺织、化工领域。但是材料脆性较大是硬质合金的主要缺陷,这就要求我 们充分认识它的抗弯强度等性能。目前我们并没有在报刊发表有关硬质合金抗弯强度
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