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放电等离子烧结制备TiC基高锰钢结硬质合金的组织与性能研究

张怀举 王帅 郑开宏 罗铁钢

张怀举, 王帅, 郑开宏, 罗铁钢. 放电等离子烧结制备TiC基高锰钢结硬质合金的组织与性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(5): 75-80. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.011
引用本文: 张怀举, 王帅, 郑开宏, 罗铁钢. 放电等离子烧结制备TiC基高锰钢结硬质合金的组织与性能研究[J]. 钢铁钒钛, 2022, 43(5): 75-80. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.011
Zhang Huaiju, Wang Shuai, Zheng Kaihong, Luo Tiegang. Study on microstructure and properties of TiC-based high manganese steel bonded cemented carbide prepared by spark plasma sintering[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(5): 75-80. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.011
Citation: Zhang Huaiju, Wang Shuai, Zheng Kaihong, Luo Tiegang. Study on microstructure and properties of TiC-based high manganese steel bonded cemented carbide prepared by spark plasma sintering[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2022, 43(5): 75-80. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.011

放电等离子烧结制备TiC基高锰钢结硬质合金的组织与性能研究

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2022.05.011
基金项目: 国家重点研发计划(2021YFB3701204);广东省重点研发计划项目(2019B010942001);广东省科学院发展专项资金项目(2022GDASZH-2022010103);广东省科技专项资金项目(江门)-江科[2020]182号。
详细信息
    作者简介:

    张怀举,1997年出生,男,甘肃定西人,硕士研究生,主要研究领域为硬质合金及耐磨复合材料,E-mail:1130355397@qq.com

    通讯作者:

    郑开宏,教授级高工,E-mail:18613036989@163.com

  • 中图分类号: TF124

Study on microstructure and properties of TiC-based high manganese steel bonded cemented carbide prepared by spark plasma sintering

  • 摘要: 采用放电等离子烧结技术(SPS)制备含有不同TiC质量分数的硬质合金,揭示材料的显微结构对其硬度和磨损行为的影响机理,探索高TiC质量分数硬质合金作为耐磨材料的可能性。结果表明:SPS烧结可以得到组织致密的样品,TiC质量分数为55%的硬质合金孔隙率为0.07%,随着TiC质量分数的增加,硬质合金的孔隙率也随之上升,当TiC质量分数为70%时,孔隙率为0.21%。在烧结过程中,Mo在TiC颗粒周围参与形成复杂的核壳结构,Ni分布于金属粘结相中。大尺寸TiC颗粒保持原始形貌,小尺寸TiC颗粒逐渐球化,并出现颗粒富集区。硬质合金的硬度随TiC质量分数的增加而增加,TiC质量分数70%的硬质合金的显微硬度(HV)相较于TiC质量分数55%的增加559。通过摩擦磨损试验发现,TiC颗粒受到应力出现破碎与剥落,TiC质量分数55%硬质合金的磨损率最高,耐磨性最差。TiC质量分数70%硬质合金的磨损率最低,耐磨性最好。
  • 图  1  原始粉末的SEM形貌

    Figure  1.  SEM morphology of the original powders

    图  2  不同TiC质量分数硬质合金的微观形貌

    Figure  2.  Micromorphology of cermets with different TiC mass fractions

    图  3  不同质量分数TiC硬质合金高倍数SEM组织形貌

    Figure  3.  High magnification SEM microstructure of cermets with different mass TiC fractions

    图  4  硬质合金B的TiC颗粒富集区

    Figure  4.  TiC particle enrichment area of cermet B

    图  5  硬质合金B的核壳结构

    Figure  5.  Core-shell structure of cermet B

    图  6  不同TiC质量分数硬质合金的摩擦系数

    Figure  6.  Friction coefficients of cermets with different TiC mass fractions

    图  7  不同TiC质量分数硬质合金磨损率

    Figure  7.  Wear rate of cermets with different TiC mass fractions

    图  8  不同TiC质量分数硬质合金磨损表面形貌

    Figure  8.  Wear surface morphologies of cermets with different TiC mass fractions

    表  1  金属基TiC陶瓷的成分配比

    Table  1.   Composition ratio of metal-based TiC ceramics %

    编号TiCNiMoFe-Mn
    A5522余量
    B6022余量
    C6522余量
    D7022余量
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    表  2  硬质合金B核壳结构EDS原子比能谱

    Table  2.   EDS atomic specific energy spectrum of cermet B core-shell structure %

    CTiCrMnFeNiMo总量
    谱图352.1040.190.854.622.23100.00
    谱图245.707.780.385.5037.553.09100.00
    谱图154.5145.260.22100.00
    下载: 导出CSV
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  • 收稿日期:  2022-06-01
  • 刊出日期:  2022-11-01

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