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  稀土对硬质合金的强韧化机理 添加稀土的研究及效果开封龙亭区ug  

发表人:admin   来源:未知   时间:2012-11-17

ug培训为大家讲一讲 稀土对硬质合金的强韧化机理 添加稀土的研究及效果
提高粘结相的比例。通常认为γ相由高温冷却到室温是fcc→hcp是扩散型(辅助以Ms机制)相变。其中主要是γfcc,γhcp相所占比例为10%左右。由于稀土的加入可以抑制马氏体相变,从而可以减少γhcp在粘结相中含量。羊建高测出添加稀土的硬质合金的γfcc由未添加稀土的合金的60%,提高到90%。其抑制马氏体相变的机理可能是两个方面原因:一是稀土氧化物钉扎位错,阻碍位错运动;另一方面稀土氧化物钉扎在缺陷位置,使潜在ε形核的核胚减少。从而使脆性ε相减少,韧性α相增加。 对W固溶度的影响。稀土本身并不能固溶于γ中,但是由于稀土在WC/Co相界面上的偏聚却影响了W、Ti等元素从Co中的脱溶。可以提高粘界相中的W、Ti含量,从而可以起到固溶强化的作用。但该机理还并不是完全得到认同。刘寿荣认为W的脱溶速度极慢,室温下W的固溶度已经处最大固溶度附近,不存在固溶度提高的问题。而且测量4πσ值在添加稀土后会升高,而πσ值只取决于γ相的含量和成分,则固溶度会下降,W的固溶度下降可以提高γ相的润湿性而强化晶界,提高γ相的韧性。他认为其它研究用EDS扫描成分的结果可能不准确。 细化组织。袁逸提出稀土钇可以均匀WC晶粒,减少孔隙和异常长大的WC晶粒数目。李规华开发的YG6R稀土硬质合金中也获得了均匀细化的WC-Co组织。硬质合金中稀土分布在Co/WC和WC/WC界面处。稀土元素在界面吸附必将降低固液界面的界面能。这可以抑制烧结过程中WC晶粒的粗化过程,也就是降低了较小晶粒的溶解和粗大晶粒的继续长大的倾向。此外,稀土在界面上的偏聚也会影响W、Ti等元素的扩散,阻碍了碳化物在Co相中的溶解与析出,从而抑制其长大。由于添加稀土元素种类数量、以及工艺的不同,稀土对细化组织的作用并不是在所用的研究中都被观察到,其细化作用也有待进一步研究。 对晶界、相界的强韧化。稀土元素在钢铁材料中有着非常好的净化晶界的作用,在硬质合金中同样具有该作用,而且其对晶界、相界的作用更为重要。因为在硬质合金断裂中是沿着Co粘结相断裂为主,有个别沿着WC晶粒劈裂。所以其断裂行为与WC/Co界面的行为有重要的关系。稀土在硬质合金中存在的形态主要是以氧化物或金属间化合物存在的,比如在Co-WC-Y硬质合金中Y主要以Y2WO6以及Co2Y和Co3Y存在。而其分布也主要是在Co/WC和WC/WC界面处,也可以在粘结相中发现少量的稀土氧化物,其形态也主要是球状或多面体。由于稀土的净化晶界和相界的作用、以及其改善WC/Co界面的润湿性能,因而提高了晶界和相界面的强度,稀土硬质合金的断裂韧性才会有较大的提高。稀土元素的添加对改善硬质合金的微观组织、提高力学性能是有益的。但由于稀土添加方式、形态、稀土的种类数量、研究手段的不同,故各研究结论有所不同,提出的机理也会有所差异,甚至会相互矛盾。稀土强韧化硬质合金的研究还有待进一步深入。
添加稀土的研究及效果
在金属材料中添加微量的稀土往往可以起到很重要的强化作用。硬质合金添加稀土的研究,源于20世纪60年代,1965年前东德公布专利,通过在硬质合金中添加0.2%的含有Ce混合稀土,可以使合金的横向断裂强度提高20% ,硬度提高0.5~1HRA。我国从20世纪80年代开始对稀土元素在硬质合金刀具材料中的应用作了大量的工作。于启勋在研究YG8R和YT14R两个牌号的硬质合金刀具时发现添加稀土使密度和硬度略有提高,横向断裂强度提高12%~17%,断裂韧度提高20%。此外,稀土还可以降低切削力,降低摩擦系数。袁逸发现添加稀土元素Y可以明显提高YT14硬质合金的耐磨性,从而可以提高刀具寿命。当Y为0.05%时可以显著提高合金的横向断裂强度。刘寿荣向WC-8Co合金中加入适量的混合稀土氧化物(质量分数为0.2%~0.5%)后,正比矫顽力下降,4πσ值明显上升,横向断裂强度提高11%左右。Chen Jun也发现添加稀土可以使WC-12Co的硬度提高0.1~0.3HRA,横向断裂强度提高10% ,断裂韧度提高15%左右。谢先娇发现稀土元素Ce可以提高合金的热塑性和强韧性,加大断裂吸收功,提高了合金的抗断裂强度,同时也较好的协调复杂热应力下的形变能力,改善合金的使用性能。刘红卫发现稀土可以使硬质合金的线膨胀系数显著提高,从而可以改善硬质合金与镶嵌基材的线膨胀系数匹配。 本文TAG关键词: 稀土 硬质合金 添加稀土
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