添加TiC颗粒的M3/2粉末高速钢的组织与磨损性能研究

摘要

本文通过冷压烧结法制备了添加不同体积份数TiC颗粒的M3/2粉末高速钢合金(简称M3/2-TiC合金)，并研究了其摩擦磨损行为。在本实验中，添加TiC颗粒体积份数分别为2vol.％、4vol.%、6vol.%、8vol.%、10vol.%，烧结温度设定为1240℃、1260℃、1280℃和1300℃。对添加不同体积份数TiC颗粒的M3/2粉末高速钢合金进行了致密度、硬度、摩擦系数及耐磨性能测试。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线能量分散谱等分析方法，研究了添加TiC颗粒的M3/2粉末高速钢合金的物相、显微组织及磨损机制。
　　研究结果表明，添加TiC颗粒的M3/2粉末高速钢合金的致密度随着烧结温度的增加而提高，烧结温度为1300℃时材料烧结致密度最好。在相同TiC颗粒体积分数下，M3/2-TiC粉末高速钢合金的硬度随着烧结温度的增加而增加。在1300℃的烧结温度下，M3/2-TiC粉末高速钢合金的硬度先随TiC颗粒体积含量的增加而增加，当TiC颗粒体积含量达到6%时，硬度值达到最大值；进一步增加TiC颗粒体积含量，硬度值开始减小。
　　组织分析表明，添加少量TiC颗粒改善了M3/2粉末冶金高速钢的显微组织，M3/2高速钢中网络状M6C型碳化物消失，在合金基体上出现均匀分布的块状M6C型碳化物。添加TiC颗粒体积含量超过6%时，TiC颗粒在基体中发生团聚，甚至在TiC颗粒团聚位置出现大量孔洞，严重影响了该合金显微组织的均匀性，并导致其材料的力学性能的降低。
　　摩擦磨损性能研究结果表明，M3/2-TiC粉末高速钢合金的磨损失重量随着TiC颗粒体积分数的增加而减小，当TiC颗粒体积分数达到6%时，磨损失重量达到最小值，为4.21mg；进一步增加TiC颗粒体积份数，磨损失重量开始增加。这是由于TiC颗粒本身的良好耐磨性，添加少量TiC颗粒同时又与基体结合良好，从而起到了增强基体耐磨性的作用。磨损前后显微组织分析表明，磨损机制主要为粘着磨损和氧化磨损。
　　综上所述，添加适量的TiC颗粒，可以获得内部组织均匀的TiC颗粒增强M3/2粉末高速钢材料，该材料具有较好的耐磨性能，具有潜在的开发价值。

目录

添加TiC 颗粒的M3/2 粉末高速钢的组织与磨损性能研究

RESEARCH OF MICROSTRUCTUREAND WEAR PROPERTIES OF M3/2POWDER MEATALLURGY HIGHSPEEDSTEELS REINFORED BY TICPARTICLES

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题研究背景、目的和意义

1.2 高速钢的发展简史、研究现状与展望

1.2.1 高速钢的发展简史

1.2.2 我国高速钢的生产与发展

1.2.3 高速钢的现状与展望

1.3 粉末高速钢的概述与制备工艺

1.3.1 粉末高速钢概述

1.3.2 粉末高速钢制备工艺

1.4 粉末冶金高速钢颗粒强化的研究现状

1.5 摩擦理论与磨损理论

1.5.1 摩擦理论

1.5.2 摩损理论

1.6 主要研究内容

第2章 材料的制备与试验方法

2.1 材料的成分

2.2 材料制备方法

2.2.1 材料的制备工艺流程图

2.2.2 材料的制备

2.3 分析实验方法

2.3.1 致密性测试

2.3.2 硬度测试

2.3.3 形貌及组织观察

2.3.4 摩擦磨损试验

第3章 M3/2-TiC 合金的制备及组织分析

3.1 引言

3.2 M3/2-TiC 合金的制备

3.3 M3/2-TiC 合金的密度

3.4 M3/2-TiC 合金硬度测试

3.5 M3/2-TiC 合金孔隙形态与分布

3.6 M3/2-TiC 合金微观组织分析

3.7 本章小结

第4章 性能测试

4.1 引言

4.2 摩擦系数

4.3 磨损性能

4.4 磨损面形貌及磨损机制

4.4.1 磨损表面形貌

4.4.2 磨损机制

4.5 本章小结

结论

参考文献

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致谢