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WC对硬质合金耐磨复合钢板硬度、磁性能及组织性能影响

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WC对硬质合金耐磨复合钢板硬度、磁性能及组织性能影响

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以钨粉筛上物制备的碳化钨为研究对象,采用湿磨、压制、真空烧结制备了YG8硬质合金耐磨复合钢板,研究了WC中铁含量分别为0.33%和1.08%时,其加入量对YG8硬质合金矫顽磁力、钴磁、硬度及微观组织的影响规律。研究结果表明:含微量Fe的WC粉末结晶不完整、团聚严重;随着铁含量的增加,硬质合金的密度逐渐下降,而钴磁逐渐增加;随着铁含量的增加,硬质合金办耐磨复合钢板的矫顽磁力和硬度先下降再增加;当铁含量增加到一定值时硬质合金的孔隙度开始明显增加。当硬质合金中铁含量控制在0.3%以下时,可烧结出致密化程度高的YG8硬质合金,其孔隙度达到A02B00。

本文旨在建立基于硬质合金耐磨复合钢板真实微观组织的力学性能预测有限元分析方法,进而分析WC颗粒粒度分布对微区变形和力学行为的影响。实验设计和制备了具有Co含量相同,WC晶粒分布均匀和非均匀的两种WC-Co硬质合金,并进行维氏硬度测试和用SEM进行组织观测。通过对耐磨复合钢板合金组织的SEM形貌照片进行WC颗粒边界的重构,建立WC和Co两相真实组织的二维有限元模型。通过有限元模拟对两种合金的弹性模量、泊松比和强度等力学性能进行预测和微观变形机理分析。有限元模拟结果表明均匀合金强度高于非均匀合金,与实验测试的硬度所揭示的规律相吻合。对微观变形机理分析揭示了均匀合金应力分布更均匀是强度较高的主要内在机理,而WC/WC邻接界面的应力集中是弱化力学性能的主要机制。

通过配制不同粒度的WC粉末,分别在低压和真空条件下烧结制备硬质合金耐磨复合钢板,采用扫描电镜分析、光学金相检测、显微硬度试验、钴磁检测、矫顽磁力检测和抗弯强度检测等方法,对比研究了低压烧结和真空烧结制备的硬质合金的显微组织和性能。结果表明,与真空烧结相比,低压烧结有效地降低了合金的孔隙度,增大了合金的密度,提高了耐磨复合钢板合金的综合性能;低压烧结对合金的组织和性能的影响程度与原料WC粒度有关,低压烧结对粗颗粒WC为原料的合金的综合性能提高不明显。