合金组成和稀土添加剂对耐腐蚀TiC基金属陶瓷组织和性能影响的研究

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随着工业技术的迅速发展,对材料性能提出越来越高的要求,同时又要求材料经济、节省资源,尤其是紧缺资源。对作为用作工具材料、耐磨材料、模具材料的金属陶瓷而言,保证高硬度的同时人们追求更高强度,同时要节约WC、Co等资源;因为一直以来,金属陶瓷都是WC、Co、Ni作为原材料制成的,长期的采用使这些资源十分匮乏,制造成本节节攀高,为此不得不试用其它材料。 TiC基金属陶瓷是继高速钢之后发展起来的一种具有高硬度和高切削性能的工具材料,在刀具和高温工具方面已占据一席之地。因此,TiC基金属陶瓷就成为最有前途的一类可替代WC-Co产品的材料。然而要完全能取代WC-Co产品,提高其强度是关键。为此,本课题在不增加实际生产复杂度的前提下,采用传统的粉末冶金材料真空烧结技术,制备了不同成分,不同稀土添加量的TiC基金属陶瓷样品,系统的研究了改变WC、Co、Ni、Mo和稀土添加量对TiC基金属陶瓷组织结构、力学性能及耐腐蚀性能的影响。研究结果表明: 对合金力学性能和耐腐蚀性能影响最大的合金成分是钼的含量,其次是镍、钴的相对含量,硬质相成分变化影响最小。抗弯强度最佳的合金成份组合为A<,2>B<,3>C<,1>,即:Co∶Ni=8∶8(wt%),Mo=5wt%,TiC∶WC(ratio)=1∶1。耐腐蚀性最佳的合金成份组合为A<,1>B<,4>C<,2>,即:Co∶Ni=4∶12(wt%),Mo=7wt%,TiC∶WC(ratio)=2∶1。适量的稀土添加量有利于合金力学性能和耐腐蚀性能的提高。稀土添加量在0~0.4wt%变化时,力学性能和耐腐蚀性能随稀土添加量增加而提高;稀土添加量超过0.4wt%时,开始恶化:最佳的稀土添加量为0.4wt%。TiC基金属陶瓷的腐蚀主要受电化学控制,且存在钝化现象,其抗碱性溶液腐蚀能力极强,明显高于其在酸性溶液中的耐腐蚀能力;添加稀土后,在碱性溶液基本不腐蚀。Mo含量和稀土添加量的增加,均使固溶体(Ti,Mo,W)C环形相增厚,有利于提高了液相对固相的润湿性和孔隙率的降低。
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