碳化鎢-鎳鋁復(fù)合材料的原位制備與表征


13000字 32頁 原創(chuàng)作品，已通過查重系統(tǒng)


摘 要
碳化鎢基硬質(zhì)合金是一種硬度高、耐磨性好，耐高溫，切削速度高硬質(zhì)合金，但其韌性差、抗彎強度低，抗沖擊和抗振動能力差，制造工藝性差[1]。
金屬鋁化物中溫時強度高，在氧化、滲碳、滲硫的條件下隨溫度不斷升高會表現(xiàn)出非常優(yōu)越的抗腐蝕能力。因此，這種材料在高溫結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用上很有前景。將金屬鋁化物作為粘結(jié)相添加到WC中可以使WC的顯微硬度、楊氏模量、斷裂韌性等性能得到顯著提升[2]。
放電等離子體燒結(jié)技術(shù)（Spark Plasma Sintering簡稱 SPS）是一種快速、低溫、節(jié)能、環(huán)保的材料制備加工新技術(shù)[3]。該技術(shù)能使高能脈沖集中在晶粒結(jié)合處，在SPS過程中蒸發(fā)-凝固的物質(zhì)傳遞要強得多。晶粒受脈沖電流加熱和垂直單向壓力的作用，體擴散、晶界擴散都得到加強，加速了燒結(jié)致密化的進(jìn)程。因此利用SPS可以在較低的溫度和較短的時間得到高質(zhì)量的燒結(jié)體。
本實驗利用SPS燒結(jié)技術(shù)原位合成得到Ni3Al、Co、CBN等作為粘結(jié)相的WC基復(fù)合材料，并通過EDS、SEM、XRD等技術(shù)研究了材料的元素組成、相組成、微觀形貌、力學(xué)性質(zhì)等。
實驗發(fā)現(xiàn)以鎳鋁作為粘結(jié)相的碳化鎢復(fù)合材料的韌性、抗彎強度等性質(zhì)要優(yōu)于在相同條件下制備的以鈷、立方氮化硼或其他物質(zhì)作粘結(jié)相的復(fù)合材料，納米級的WC材料的性質(zhì)要優(yōu)于微米級的WC材料。
本實驗圍繞如何改善WC硬質(zhì)合金的韌性、抗彎強度、抗沖擊、抗振動能力等性質(zhì)，從復(fù)合材料的微觀組成、顯微結(jié)構(gòu)和燒結(jié)方法的角度出發(fā)進(jìn)行了一系列的研究，對提高WC硬質(zhì)合金的實際應(yīng)用性具有較大的理論價值和實際意義。


【關(guān)鍵詞】 碳化鎢、鎳鋁、原位合成、放電等離子體燒結(jié)