碳化物增強(qiáng)鉬合金的組織與性能研究.pdf

1、鉬及其合金具有良好的高溫力學(xué)性能，被廣泛應(yīng)用在冶金、機(jī)械加工、航空航天以及核能工業(yè)等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的鉬合金由于硬質(zhì)相較少，已經(jīng)日漸不能滿足在高溫摩擦領(lǐng)域的應(yīng)用。碳化物增強(qiáng)鉬合金是近些年來(lái)國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)方向，碳化物具有較高的熔點(diǎn)和硬度，作為增強(qiáng)相能夠很好的改善鉬合金的磨損性能。本課題主要研究?jī)?nèi)容分為兩個(gè)部分：首先探索研究了添加 Ti、Nb、Cr、C原位合成碳化物增強(qiáng)鉬合金的工藝以及合金的組織結(jié)構(gòu)，其次采用直接添加碳化物的方式制備了TiC/M

2、o、NbC/Mo、Cr/Mo、TiC-Cr/Mo、NbC-Cr/Mo五種鉬合金，研究了這五種合金的組織結(jié)構(gòu)與磨損性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在添加Nb、Cr、Ti以及C的鉬合金基體中，Nb和Cr都會(huì)在鉬中發(fā)生固溶，隨著其添加量的增加，固溶量也會(huì)相應(yīng)增加。Nb的固溶會(huì)使鉬晶格發(fā)生膨脹畸變， Cr的固溶會(huì)使鉬晶格發(fā)生收縮畸變。在鉬合金的基體上分布著大量的第二相顆粒，第二相顆粒以氧化物為主，氧化物有復(fù)合型的 CrNbO4和單一型的

3、 TiO2、NbO2。熱力學(xué)分析表明也可能生成碳化物，但是XRD分析檢測(cè)不到碳化物，由此可見(jiàn)即使生成碳化物，其含量也會(huì)很少。⑵單獨(dú)添加TiC時(shí)，鉬的晶粒尺寸隨著TiC添加量增加而減小，TiC在燒結(jié)過(guò)程中會(huì)形成釘扎作用阻礙鉬晶粒長(zhǎng)大，對(duì)鉬晶粒有著很好的細(xì)化作用，可以使鉬的晶粒達(dá)到10μm以下，同時(shí)細(xì)晶強(qiáng)化能使鉬基體硬度得到提高，最高達(dá)到319HV。⑶單獨(dú)添加NbC和Cr時(shí)，鉬基體晶粒尺寸均會(huì)發(fā)生長(zhǎng)大，NbC/Mo、Cr/Mo合金的晶粒尺寸

4、均達(dá)到50μm以上，不同的是鉬晶粒尺寸隨著NbC添加量的增加而減小，隨著Cr添加量的增加而變大。晶粒長(zhǎng)大的原因是Cr和Nb在鉬中發(fā)生固溶，形成固溶體后，液相線溫度降低，原子擴(kuò)散激活能降低，使初生固溶體相晶粒容易長(zhǎng)大。由于NbC只會(huì)部分溶解，未溶解的NbC會(huì)在晶界上起到釘扎作用阻礙晶粒長(zhǎng)大，因此鉬晶粒隨著NbC含量的增加又會(huì)減小。單獨(dú)添加Cr時(shí)，固溶強(qiáng)化的作用會(huì)使鉬合金硬度提升較大，最高達(dá)到379HV，而加入NbC對(duì)鉬基體硬度基本沒(méi)有提升

5、。⑷TiC-Cr/Mo合金的晶粒尺寸隨著TiC含量的增加逐漸變小，NbC-Cr/Mo合金的晶粒尺寸隨著NbC含量的增加逐漸變大。TiC-Cr/Mo合金和NbC-Cr/Mo合金的硬度比 TiC/Mo、NbC/Mo、Cr/Mo這三種合金要高，TiC-Cr/Mo合金硬度最高達(dá)到509HV，NbC-Cr/Mo合金硬度最高達(dá)到393HV。⑸室溫下，單獨(dú)添加TiC、NbC、Cr對(duì)鉬合金耐磨性能的提升不大。500℃氧化條件下：TiC含量低于3％時(shí)，鉬