WC-Co气蚀侵蚀中的微观结构特征外文翻译资料

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WC-Co气蚀侵蚀中的微观结构特征

关系

摘要

一系列不同晶粒尺寸的WC-Co复合材料的空化侵蚀性能。内容物已经使用静态试样振动空化侵蚀装置进行了评估。材料的WC晶粒尺寸在0.5mm到3mm之间变化，钴含量在6%和15%之间变化。在WC-Co等级测试的气穴侵蚀中观察到两种不同的情况：对于WC颗粒尺寸小于1mm的材料，耐腐蚀性随着钴含量的降低而增加，而对于WC晶粒尺寸高于该水平的材料，趋势相反。侵蚀表面的显微镜检查表明，这种转变与材料去除机理的变化相一致：亚微米材料经历大量材料损失，而较粗糙的材料显示出对腐蚀性攻击的局部响应，这导致优先除去钴相和随之而来的是无支撑的WC颗粒的损失。提出这种转变与复合材料的粒子侵蚀中观察到的缩放效应有关。评估和讨论了复合材料的侵蚀响应与其在每个状态下的微观结构和力学性能之间的关系。

1.研究简介

这项研究的形式为超细碳化钨钴硬质合金复合材料通过喷雾转化过程产生的侵蚀性研究的一部分。

显然，通过减小WC晶粒的尺寸，WC-Co合金将获得更高的硬度和更好的力学性能。因此，若想要获得更优越的力学性能的话，一个行之有效的方法是细化WC晶粒。这规律促使了细微、超微WC-Co材料的快速发展，特别是尺寸在0.5-1un和0.1-0.5um之间的WC颗粒的研究。后者表示晶粒尺度的下限，可通过传统合金粉末的生产方法来生产，其已经克服了相应的局限性，喷雾转换等已经应用于实际生产中。

Nanocarb粉具有20至50纳米WC晶粒尺寸，从而增加了至约0.2毫米的烧结过程中的晶粒生长抑制剂。烧结产品已被证明具有高达2300kg/mm² 的硬度，并且具有相当不错的抗弯韧性。相较于传统硬质合金而言，其显示出抗断裂韧性及硬度的提升，烧结Nanocarb的抗抗裂性能维持不变，并不因合金中Co元素的含量含量而改变。从而实现了高硬度和高抗断裂韧性的结合。

对这种材料的磨损性能进行了几次调查：在先前的研究11中已经评估了其浆料侵蚀响应，而贾和费舍已经研究了其在磨损和磨损试验条件下的行为。 在这些研究中，Nanocarb在侵蚀性和磨蚀性试验条件下的耐磨性均显示出比最耐受的常规材料测试的耐磨性要高2-3倍。 此外，在这两种情况下，Nanocarb显示出比常规材料大的延性磨损响应的趋势。

后一观察强调了对多相材料的侵蚀反应的扩展效应的重要性。 这些效应已被Anand和Conrad在传统WC-Co的颗粒侵蚀研究中广泛研究。 他们的结果表明，多相材料的w x侵蚀响应强烈依赖于冲击带和微观结构的相对尺寸。 当冲击带显着大于微观结构时，材料响应由体积延性变形组成，而如果冲击区域在微观结构的尺度上，则微结构的组分对腐蚀性攻击单独地响应。这两种不同的模式 响应与材料的微观结构和体积性质的显着不同的依赖性相关联。

Ball和Paterson和Pennefather等人研究了常规WC-Co的气蚀侵蚀行为。 他们的研究结果表明，WC-Co的气蚀和耐冲蚀性比其硬度要低得多，与工具钢相当。 此外，它比类似微结构尺寸的WC-Ni硬质合金的数量级还要低一些。 在某些钴含量范围内，与通常观察到的侵蚀抵抗力与硬度相关的趋势相反，WC-Co的耐腐蚀性被认为随着钴含量的增加而增加。 在WC-Ni可获得的有限结果中没有观察到这种趋势，归因于f.c.c./h.c.p的影响。 在侵蚀期间在钴粘结相中发生转变。然而，没有对这种影响进行研究。

本文介绍了为了检验超细WC-Co的气穴侵蚀反应进行的调查结果。 具体目标是：

1. 阐明在细粒度尺寸下运行的微观结构关系的趋势
2. 为了更深入地了解WC-Co 常规的异常气蚀侵蚀反应

3.比较和对比WC-Co对浆料和气穴侵蚀的响应。

表一：WC-Co复合材料的显微组织和力学性能测试

以上样本数据表明了其中钴元素的百分比

2.材料成分

用四种晶粒尺寸为0.49mm的钴含量在不同范围内的硬质合金进行研究。这些材料是通过喷涂烧结粉末和含有添加转换过程产生的含量为8%的VC晶粒生长抑制剂。通过对常用的12种不同级别的材料进行研究，以之提供的数据进行比较，确定在显微组织的性能关系的发展趋势。传统的材料可以根据其晶粒尺寸，从0.8到3毫米，按晶粒的粗细来做为细晶、粗晶的划分。这些材料的钴元素含量介于6%到15%之间。

表2：WC-Co复合材料的磁特性测试

图1：典型的微观结构的等级测试：（a）粗级；（b）标准级；（c）超细级

虽然越细的晶粒所含的2%含量的VC抑制剂。这些材料的实验长年受到 Boart 研究中心的支持。

表1和表2给出了所有测试的粒度和组成，以及由不同比重组成的材料特性试验的结果。矫顽力，磁饱和，和硬度的测定，和短杆断裂韧性试验。典型的微结构如图1所示

图2：振动空蚀平台示意图

表3：气蚀操作所用参数综述

1. 试验方法

空蚀试验是在一个振动气蚀机基于西斯科的方法进行的。装置如图2所示。

试样被放置在空化介质的烧杯中，紧接着在振动钻的尖端下，在分离试样的薄层流体中产生空化事件。钻头垂直安装的条件允许分离距离改变从而使空化强度被改变。钻头的位置可以使用千分尺来进行测量。空泡流的温度通过电磁控温系统来进行控制，而钻头的温度则是通过安装一个风扇来进行调控，从而保证两者的温度都维持在一个允许的范围内。试样的侵蚀程度是通过对试样的质量的周期性检测来反应

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