添加WC、VC对Mo2FeB2基金属陶瓷组织和性能的影响

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Mo2FeB2基金属陶瓷具有硬度高、耐磨、耐蚀、耐高温以及耐疲劳等性能特点,且与钢的冶金结合性能好,是一种制备成本低、应用前景广的新型硬质材料。但由于其强韧性不足,制约了Mo2FeB2基金属陶瓷材料的推广及应用。因此,开展对Mo2FeB2基金属陶瓷材料的强韧化研究,有着极为重要的意义。本文采用真空液相烧结法制备了Mo2FeB2基金属陶瓷,并采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)以及其所配备的能谱仪(EDS)等检测手段研究了WC添加量、微量VC以及少量亚微米级WC粉末对Mo2FeB2基金属陶瓷组织结构和性能的影响。  本文首先研究了不同WC添加量对金属陶瓷的显微组织和力学性能的影响。结果表明:添加一定量的WC可以提高金属陶瓷的强度。随着WC含量的增加,金属陶瓷的硬度呈单调增加的趋势,其硬度最高达HRA85.7。而其抗弯强度则先上升后下降,当WC的含量为3.0wt%达最大,其值为1480MPa。此时金属陶瓷的显微组织最为细小均匀,平均晶粒尺寸达到1.5μm。当WC的添加量超过3.0wt%后,金属陶瓷的显微组织反而有所粗化。  其次研究了亚微米级WC对Mo2FeB2基金属陶瓷力学性能和显微组织的影响。研究表明:与添加微米级WC的Mo2FeB2基金属陶瓷相比,添加亚微米级WC的金属陶瓷的强度得到明显提升,硬质相颗粒有所细化,综合力学性能明显提高,硬度和抗弯强度分别达HRA86和1553MPa。断口分析表明断裂模式主要为沿晶断裂和穿晶断裂。  最后探讨了晶粒抑制剂VC对Mo2FeB2基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响,结果表明:添加适量VC使金属陶瓷的晶粒明显细化,有利于金属陶瓷强度的提高。随着VC添加量的增加,硬度和抗弯强度均先升高后降低。当VC添加量为0.4wt%时,硬质相晶粒最细,平均晶粒尺寸达1.2μm,其硬度和抗弯强度也达到最大值,分别为HRA84.7和1531 MPa。这是因为VC的加入降低了硬质相在粘接相中的溶解度,抑制了硬质相通过溶解析出机制长大的过程。
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