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热恒稳压法研发细微物质加大含铬混合体的构架和功效

作者:admin来源:中国磨粉机网 日期:2013-2-6 12:30:01 人气: 标签:

  NbCp/45CrMoV复合材料的摩擦磨损试验在M-200环块磨损实验机上进行,并用同种工艺条件下制备的45CrMoV材料和传统铸造45CrMoV材料进行对比试验。磨损试样尺寸为10mm×10mm×10mm,表面粗糙度Ra=0.4μm;对磨环材料为GCr15,外径47mm,内经27mm,硬度为52~54HRC,表面粗糙度Ra=0.4μm.实验在干摩擦条件下进行,磨损时间为20min,法向载荷分别为300、500和700N,实验前后均用超声波对试样清洗10min.使用精确度为0.1mg的电子天平称量实验前后的质量,计算试样的质量磨损。

  复合材料的组织与NbC分布为NbCp/45CrMoV复合材料的XRD谱。由图可知该复合材料主要相组成为Fe-Cr相和NbC相,即NbC颗粒在烧结过程中并没有发生分解或反应,在复合材料中起弥散强化作用。经测量该复合材料的相对密度达到99%以上。所示为复合材料的SEM组织,图中可看出该复合材料的组织主要由屈氏体、球状珠光体和残余奥氏体组成,并有少量的铁素体和羽毛状贝氏体。

  NbCp/45CrMoV复合材料的力学性能NbCp/45CrMoV复合材料与HIP45CrMoV弹簧钢的力学性能列。NbCp/45CrMoV复合材料的硬度和弹性模量较45CrMoV有所增加,抗拉强度、屈服强度略有降低,伸长率则降低较多。根据文献<9>所述,颗粒增强复合材料中,增强颗粒的尺寸越小,位错强化越明显,增强颗粒越难从基体上面剥离下来,所以能够使材料保持良好的力学性能。本实验中NbC颗粒的尺寸为200nm左右,远小于文献<8>中的增强颗粒尺寸,同时高能球磨使NbC颗粒分布均匀且不结团,HIP使NbC与基体结合紧密,所以复合材料的强度高。

  所示为3种材料在700N载荷下经过20min摩擦磨损实验后的表面SEM形貌。从图中可看出铸造45CrMoV和HIP45CrMoV表面磨损严重,产生了较为严重的塑性变形,磨损机理表现为粘着和疲劳磨损。而NbCp/45CrMoV复合材料表面较为平整,磨损表面只有轻微和少量的犁沟,并无严重塑性变形,磨损机理主要表现为轻微的磨粒磨损。这是由于NbC颗粒均匀弥散分布于45CrMoV基体之中,当耐磨性较差的45CrMoV基体首先被磨损掉时,NbC颗粒露出表面,与对磨副直接接触,由于NbC颗粒的硬度大、非常耐磨,又由于NbC颗粒和45CrMoV基体界面结合良好,不易脱落,有效地阻止了材料的塑性变形,所以这时复合材料的磨损速度减缓,磨损量大大小于45CrMoV.同时对对磨副进行观察发现,复合材料的对磨副表面磨损更严重。

  结论1)45CrMoV粉末和NbC粉末以质量比为9:1的比例混合,经20h高能球磨后45CrMoV粉末的尺寸从50~100μm减小到10~50μm,NbC颗粒尺寸从1~2μm减小到200nm左右。2)采用HIP烧结工艺制备的NbC颗粒增强45CrMoV复合材料,其相对密度达99.3%,抗拉强度为1250MPa,硬度HRC44,弹性模量208GPa,硬度和弹性模量均较未加入增强相的45CrMoV有所增加,同时抗拉强度略有降低;高载荷下复合材料的耐磨性较HIP45CrMoV和铸造45CrMoV均有很大提高。

  

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