双峰WC制备的WC-6%Co粗晶硬质合金组织结构与性能关系的研究

本文以WC-6%Co硬质合金为研究对象,通过混合两种不同粒度的WC粉末获得双峰分布的WC粉末原料,研究了两组WC原料比例对WC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响规律,并对不同组织结构硬质合金中的WC晶粒生长、断口形貌进行了分析。结果表明:通过混合不同粒度的WC粉末,可以获得不同组织结构的粗晶WC-6%Co硬质合金,即均匀结构和非均匀结构硬质合金;粗晶WC-6%Co硬质合金中大WC晶粒因具有更大的生长驱动力而更容易粗化,粗大WC晶粒普遍是穿晶断裂;粗细WC晶粒在适当比例条件下,非均匀结构(双晶结构)硬质合金具有比匀晶结构更好的断裂韧性。     

板状WC晶种加入对硬质合金性能的影响

通过加入板状WC晶种制备含板状WC晶粒的WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金,研究了加入板状WC晶种对两种硬质合金显微组织和性能的影响。结果表明,加入板状WC晶种后硬质合金中的WC晶粒具有明显的板状特征,WC-20%Co中的板状WC晶粒比WC-10%Co多且尺寸大。少量晶种的加入对WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金密度基本无影响,但两者的硬度和抗弯强度都有所增加,特别是抗弯强度分别提高了12%和11%。     

高线轧制用硬质合金辊环材料的组织与性能

硬质合金辊环材料的组织与性能对钢厂制定配辊方案具有很大的参考价值。本文分析了硬质合金辊环材料的组织和性能特点。其组织与性能由材料中粘结相的含量和WC晶粒大小决定,采用粗晶WC为原料,合金的断裂韧性可达18MPa·m1/2以上,合金的WC晶粒度可达4～5μm,导热率为85～110W/(m·K);减少合金WC/WC界面和WC/Co界面以及WC颗粒的聚集区,可有效地减少热疲劳裂纹源的存在数量,能在一定范围内改善合金韧性和提高合金的抗疲劳性能;合金的磨损性能与粘结相含量、WC晶粒分布和尺寸有很大关系。从WC原料的选择、WC形貌、合金结构和功能材料的应用等方面综述了辊环材料的研究进展,提出了今后研究应重点关注动平衡检测技术在高速轧制技术中的应用、利用计算机对轧制过程中辊环的温度场和应力场进行模拟及磨损机理等方面。     

高强钢低温控轧配套硬质合金辊环的新发展

低温控轧工艺因其精控、节能等特点在各大钢厂得到迅速发展。普通硬质合金辊环在低温控轧工艺下使用,工作寿命缩短,并易出现裂纹、掉块等现象,成为低温控轧工艺推行过程中亟待解决的技术难题。本文通过对轧制工况和现有硬质合金辊环失效形式的分析,提出了适用于该工艺下硬质合金辊环应具备的性能。并基于此,开发出了YGA系列高品质硬质合金辊环,相比普通硬质合金辊环,其硬度HRA和抗弯强度分别提高1.5和300 MPa。经过现场轧制使用,其工作寿命提高80%以上,轧槽表面状况良好。     

WC-6%Co硬质合金的冲击磨粒磨损性能研究

用MLD-10型动载磨粒磨损试验机研究了不同晶粒度YG6硬质合金的冲击磨粒磨损性能。对试样进行了失重测量,并用FESEM分析磨损试样表面形貌。结果表明,硬质合金的耐磨性能与粘结相自由程、WC晶粒度有关;在本实验条件下,随着WC晶粒度或粘结相自由程增加,合金耐磨性先增加后减小,特定WC晶粒度配比的混晶WC-6%Co合金的抗冲击耐磨性能最好。合金的磨损失效机制也发生了转变:细晶合金主要表现为WC颗粒的剥落;随WC晶粒度增加,合金主要表现为大颗粒WC破碎后脱落。在以SiC为磨料的冲击磨粒磨损试验中,WC-6%Co合金的磨损是以WC颗粒的破碎和碎片脱落为主要的失效机制。     

两步烧结对超细晶WC-4%Co硬质合金微观组织及性能的影响

采用瞬时烧结法确定了超细晶WC-4%Co硬质合金在烧结过程中矫顽磁力突变温度,据此设计了该合金两步烧结工艺曲线。采用传统烧结方法和两步烧结方法制备超细晶WC-4%Co合金,研究了两步烧结方法对超细硬质合金的微观组织、力学性能和切削性能的影响规律。结果表明:超细晶WC-4%Co合金矫顽磁力突变的温度点在1 450℃以上。采用传统烧结方法制备的超细晶WC-4%Co合金中WC晶粒的三维形貌为多台阶层状结构,WC晶粒尺寸分布范围宽;两步烧结方法制备的WC-4%Co合金中WC的晶粒三维形貌发育为单层和三棱柱混合结构,WC晶粒尺寸分布范围窄。由于细颗粒WC溶解-析出行为的充分进行,两步烧结方法制备的合金硬度略微下降,断裂韧性有较大幅度提高。铣削试验结果表明:两步烧结制备的超细晶WC-4%Co合金木工铣刀的的抗崩刃性能及铣削寿命高于传统方法烧结的合金产品。     

硬质合金辊环在高线轧制过程中的热学行为模拟

本文研究了高线用硬质合金辊环在热轧过程中的不同轧制速度的热行为。以精轧机用粘结相含量为15wt%的硬质合金辊环为研究对象,采用有限元的方法,对轧制速度分别为40m/s、80m/s、160m/s进行轧制模拟。结果表明:随轧制速度的增加,辊环的温差变小,但产生高的温度变化速率和温度周期变化频率,正是高线精轧辊环表面由于热疲劳引起微裂纹的主要因素,影响辊环单槽轧制量和磨修量,缩短辊环寿命。     

球磨时间对WC-7%Co-3%Ni硬质合金组织和性能的影响

以WC-7%Co-3%Ni硬质合金为研究对象,WC-10%Co硬质合金为对比标样,研究球磨时间对WC-7%Co-3%Ni硬质合金的组织和性能的影响。研究表明,随着球磨时间的增加,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的粘结相分布逐渐均匀,WC晶粒变细,钴磁降低,矫顽磁力升高,硬度升高,抗弯强度升高,断裂韧性降低。与WC-10%Co硬质合金相比,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的WC晶粒更细,并且有较多"钝化态"的WC晶粒。在球磨22 h时,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为89.9 HRA、3 973 N/mm~2、13.41 kN/mm~(3/2),WC-10%Co硬质合金的分别为90.3 HRA、2 626 N/mm~2、12.77 kN/mm~(3/2),前者在抗弯强度和断裂韧性方面具有明显的优势。     

高线辊环精轧过程中热疲劳行为研究

利用有限元的方法,以精轧机用粘结相含量为20wt%的YGR45硬质合金辊环为研究对象,分别对轧制速度分别为40 m/s、80 m/s、160 m/s进行轧制模拟;并结合不同的冷却条件,研究了不同轧制速度下硬质合金辊环在高线热轧过程中的的热行为。结果表明:随轧制速度的增加,辊环温度梯度变小,有效的冷却装置能使辊环的最高温度、平均温度和温差保持不变,而没有冷却装置的则不能。高的温度变化速率是高线精轧辊环表面出现热疲劳裂纹的主要因素。     

孔型参数和形位公差对硬质合金辊环使用寿命的影响

为了提高硬质合金辊环轧制焊丝钢的使用寿命,本文针对硬质合金辊环轧制焊丝钢的失效形式,采用了4组不同孔型参数、不同精度形位公差的硬质合金辊环进行轧制实验研究。采用自制槽深测量仪检测轧槽的磨损深度。对比分析了硬质合金辊环单槽轧制量与孔型参数、形位公差的关系。研究表明:通过调整成品前机架K2架次硬质合金辊环孔型的参数,改变进入成品机架K1架次轧件的形状,可以大幅减少成品机架K1架次硬质合金辊环轧槽磨损不均匀程度,延长其轧槽使用寿命。进一步提高硬质合金辊环的孔型形位公差精度,可以提高单槽轧制量。     

热流密度对结晶器铜板热疲劳裂纹的影响

随着国内高拉速连铸机日渐增多,结晶器铜板的失效已经变为以热疲劳裂纹形式为主。采用ANSYS数值模拟软件对结晶器铜板温度和热流密度分布规律进行了研究。计算结果表明,结晶器铜板的温度分布和生产中热疲劳裂纹的形式不相同;铜板弯月面区发生热裂失效的主要原因是在一定温度下,上下运动的热流密度的集中区即“能量流”撕裂了铜板,因此减小结晶器铜板弯月面处的热流密度,有可能减少铜板热裂纹的产生。设计均匀传热、减少铜板和连铸坯裂纹生成的结晶器是未来技术发展的方向。计算结果表明,沟槽结晶器铜板表面刻划沟槽后可以减弱弯月面区域热流密度,改善结晶器铜板的不均匀传热状况。     

渗氮及表面增碳对3Cr2W8V钢冷热疲劳行为的影响

用板状缺口试样研究了在自约束条件下，表面增碳和渗氮对３Ｃｒ２Ｗ８Ｖ钢冷—热疲劳裂纹萌生，扩展及裂纹形态特征的影响，结果表明，表面增碳及渗氮均使钢的热疲劳裂纹萌生及扩展抗力降低，渗氮尤为显著，经渗氮处理的试样在冷—热疲劳试验中除缺口尖端出现主裂纹外，试样表面较早出现大量裂纹，最后形成龟裂；表面增碳的试样在试验中也出现少量表面裂纹，而表面化学成分无变化的试样则未出现表面裂纹。     

喷涂层下基体疲劳裂纹的超声红外热成像检测

目的 验证一种喷涂层下基体疲劳裂纹红外热成像识别方法。方法 综合采用理论分析、数值模拟和试验研究相结合的方法,基于热波传导理论分析超声波激励下基体裂纹产生的热波与喷涂层裂纹产生的同频率热波,在向涂层表面传播过程中发生的叠加干涉效应,以及由此导致的表面热波相位偏移现象。采用数值模拟手段研究涂层裂纹热波与基体裂纹热波之间的叠加干涉规律,开展喷涂层下基体疲劳裂纹的超声红外热成像检测试验验证该方法的有效性。结果 受到脉冲超声波激励后,基体裂纹与涂层裂纹产生的热波向表面传导过程中会发生叠加干涉效应,并导致涂层表面热波相位发生偏移,低频热波相位偏移现象比高频热波更加明显。结论 采用涂层表面热波相位特征识别涂层下基体中的疲劳裂纹是一种可行且高效的方法。     

GJW35钢结硬质合金热疲劳裂纹扩展的观察

观察了在热应力作用下 GJW35钢结硬质合金表面热疲劳裂纹扩展过程。结果表明 :萌生后的热疲劳裂纹优先在硬质相中扩展 ,遇到钢基体相后受阻、钝化。当裂纹在钢基体相中孕育时 ,另一裂纹已在该钢基体相区前沿的硬质相中形成。最后 ,在钢基体相中形成的裂纹以“搭桥”方式将其前后的裂纹连接起来。     

汽车排气歧管用球墨铸铁的热疲劳性研究

通过对汽车排气歧管材料高硅钼球墨铸铁和高镍球墨铸铁进行热疲劳试验,发现热疲劳裂纹总是出现在晶界处和碳化物附近,碳化物的粗大容易促生裂纹,并且裂纹处的氧化作用会加剧裂纹的扩展.同时发现,热疲劳裂纹总是在试样表面出现,并且加热温度越高越容易出现疲劳裂纹.在相同条件下,高硅钼球墨铸铁更容易发生热疲劳现象.     

DZ40M合金的热疲劳性能

采用扫描电子显微镜研究DZ40M定向凝固钴基高温合金的热疲劳性能。结果表明,随着上限温度的升高,裂纹扩展速率增加,热疲劳抗力降低。在上限温度相同时,随着保温时间的延长,热疲劳性能提高,在合金表面形成均匀致密的氧化物保护膜有利于热疲劳性能的提高。由于碳化物与基体的热膨胀系数不同,合金在受温度交替变化时,易在基体和碳化物界面处产生裂纹孔洞,从而萌生裂纹。热疲劳裂纹通过裂纹孔洞的相互连接向前扩展     

金属磁记忆检测技术用于再制造毛坯寿命预测的试验研究

为探讨金属磁记忆无损检测技术预测再制造毛坯的剩余寿命，采用金属磁记忆技术检测了拉－拉疲劳过程中45钢光滑试件和预制缺陷试件表面的磁记忆信号变化规律。结果表明：45钢光滑试件疲劳试验过程中，在试件断裂之前，随疲劳载荷作用循环次数的增加，试件表面磁信号的分布规律变化不大，试件断裂后断口处磁信号发生激变；表面预制槽型缺陷的45钢试件在疲劳试验过程中，其表面磁信号在预制缺陷扩展后发生变化，且缺陷部位磁信号峰峰值随裂纹长度增加而持续增大。研究分析认为，金属磁记忆检测技术对疲劳裂纹的扩展情况有较好的反映，有望通过建立磁记忆信号峰峰值——疲劳裂纹长度a的关系模型，实现金属磁记忆技术对再制造毛坯剩余寿命的定量方法。但是，采用金属磁记忆技术预测疲劳裂纹萌生前铁磁材料的损伤程度尚需进一步探索。     

金属磁记忆检测技术用于再制造毛坯寿命预测的试验研究

为探讨金属磁记忆无损检测技术预测再制造毛坯的剩余寿命,采用金属磁记忆技术检测了拉-拉疲劳过程中45钢光滑试件和预制缺陷试件表面的磁记忆信号变化规律.结果表明45钢光滑试件疲劳试验过程中,在试件断裂之前,随疲劳载荷作用循环次数的增加,试件表面磁信号的分布规律变化不大,试件断裂后断口处磁信号发生激变;表面预制槽型缺陷的45钢试件在疲劳试验过程中,其表面磁信号在预制缺陷扩展后发生变化,且缺陷部位磁信号峰峰值随裂纹长度增加而持续增大.研究分析认为,金属磁记忆检测技术对疲劳裂纹的扩展情况有较好的反映,有望通过建立磁记忆信号峰峰值--疲劳裂纹长度a的关系模型,实现金属磁记忆技术对再制造毛坯剩余寿命的定量方法.但是,采用金属磁记忆技术预测疲劳裂纹萌生前铁磁材料的损伤程度尚需进一步探索.     

铸钢轮装制动盘螺栓孔裂纹产生原因分析

以存在螺栓孔裂纹的铸钢轮装制动盘为研究对象,通过裂纹断口宏微观形貌观察、显微组织分析、拉伸性能测试、冲击性能测试、布氏硬度测试等手段分析了制动盘摩擦面螺栓孔裂纹的性质和成因。结果表明:裂纹属于热疲劳裂纹,螺栓孔倒棱处及摩擦面附近存在缩孔、疏松等铸造缺陷是导致制动盘在制动过程中循环交变热应力驱动下产生裂纹的主要原因;粗大的沿枝晶状分布组织降低了制动盘的强度、韧性和热疲劳性能,加速了裂纹的扩展。     

H13钢激光填丝仿生耦合热疲劳性能分析

热疲劳龟裂是铝合金压铸模具的主要失效模式. 针对这一现象,利用激光表面熔凝技术及激光表面填丝技术耦合仿生强化模型对压铸模具表面进行强化,分析不同处理方式下热疲劳裂纹扩展形态,探索提高压铸模具寿命的方法. 试验利用Nd:YAG激光器对试样进行加工,每隔500次热疲劳循环后,观察不同试样裂纹扩展情况,5 000次循环后得出裂纹扩展形貌. 结果表明,经过激光表面填丝技术处理所得的仿生单元体硬度相对于激光表面熔凝处理所得单元体略有提高,经激光表面填丝技术处理的试样具有更高的抗热疲劳性能.