Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料研制.pdf

1、目前，模具是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的重要裝備，但模具工作條件較為惡劣，如冷擠壓時(shí)的單位擠壓力可達(dá)2000MPa以上，伴隨模具內(nèi)流動(dòng)的金屬與模具表面的劇烈摩擦以致模具溫度隨之升高，所以常常發(fā)生模具氧化、粘?；蚝负系痊F(xiàn)象，加劇了模具的磨損，并降低了模具壽命。因此，選擇高耐磨性、高硬度的模具材料已經(jīng)成為提高模具壽命的一個(gè)重要途徑。本文從提高金屬陶瓷模具材料的綜合力學(xué)性能出發(fā)，采用熱壓燒結(jié)方法制備出較高綜合力學(xué)性能的Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬

2、陶瓷模具材料，對(duì)材料組分、微觀結(jié)構(gòu)、燒結(jié)工藝及其與材料綜合力學(xué)性能之間的關(guān)系進(jìn)行了研究。分析了Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理，并對(duì)Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的摩擦磨損特性進(jìn)行了研究。
　　 實(shí)驗(yàn)研究了納米ZrO2、微米WC對(duì)Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料力學(xué)性能和微觀結(jié)構(gòu)的影響，并對(duì)Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的熱壓燒結(jié)工藝進(jìn)行了優(yōu)化，最終制備了綜合力學(xué)性能較好的Ti(

3、C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料，其抗彎強(qiáng)度為1144MPa、斷裂韌性為8.60MPa·m1/2、硬度為14.57GPa，與Ti(C,N)基金屬陶瓷模具材料相比，雖然硬度降低，但是抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別提高了16.73％和40.07％。所制備的Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料中，納米ZrO2粉體的添加，細(xì)化了Ti(C,N)基金屬陶瓷模具材料的晶粒，與Ti(C,N)基體形成了“晶內(nèi)/晶間混合型”結(jié)構(gòu)，形成了穿晶斷裂/沿晶斷裂混合

4、斷裂模式。此外，在納米ZrO2的相變?cè)鲰g、裂紋的橋聯(lián)、裂紋的偏轉(zhuǎn)及分支等各種增韌補(bǔ)強(qiáng)機(jī)理的協(xié)同作用下Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的綜合力學(xué)性能得到了提高。
　　 對(duì)所制備的Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料進(jìn)行了摩擦磨損性能實(shí)驗(yàn)研究，并借助掃描電子顯微鏡和X射線衍射儀對(duì)磨損試樣表面進(jìn)行了微觀結(jié)構(gòu)形貌觀察與分析，研究了Ti(C,N)基納米復(fù)合金屬陶瓷模具材料的磨損機(jī)理，其磨損機(jī)理主要為磨粒磨損、氧化磨損和粘著磨損