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多元低合金耐磨钢及硬质合金镶嵌工艺的研究

多元低合金耐磨钢及硬质合金镶嵌工艺的研究

作者：赵彬郑州大学

学位级别：硕士

大型立磨机磨辊在粉磨物料时，受到来自不同方向的冲击载荷和物料反复切削磨料磨损，因此要求磨辊用材料具有一定塑韧性的同时，还要具有高的强度与硬度，目前单一材料很难满足上述磨辊的使用要求。因此本文采用双金属复合铸造技术，以... 详细信息

大型立磨机磨辊在粉磨物料时，受到来自不同方向的冲击载荷和物料反复切削磨料磨损，因此要求磨辊用材料具有一定塑韧性的同时，还要具有高的强度与硬度，目前单一材料很难满足上述磨辊的使用要求。因此本文采用双金属复合铸造技术，以多元低合金耐磨钢ZG32MnCrMoNi为基体材料，碳化钨基硬质合金为镶嵌材料，开发硬质合金镶嵌多元低合金耐磨钢复合磨辊。本文研究了热处理工艺对多元低合金耐磨钢ZG32MnCrMoNi组织和性能的影响，优化了该钢的热处理工艺参数。在此基础上，针对磨辊的工况条件、壁厚及有效碾压区的特点，设计了硬质合金镶嵌多元低合金耐磨钢镶嵌试块，研究了硬质合金镶嵌工艺。对多元低合金耐磨钢ZG32MnCrMoNi分别进行正火+淬火+回火和退火+淬火+回火处理表明，预备热处理为正火，钢的晶粒均匀细小，抗拉强度、伸长率、冲击韧度、耐磨性有一定提高，硬度差别不大；随着回火温度逐渐升高，钢的抗拉强度与硬度均呈现出逐渐下降的趋势，冲击韧度与耐磨性均呈现出先上升后下降的趋势。根据热处理工艺对多元低合金耐磨钢ZG32MnCrMoNi组织和性能的影响结果，优化的热处理工艺为900℃正火+900℃淬火+300℃回火，热处理后的组织为回火马氏体+残余奥氏体+极少量碳化物，抗拉强度为1532.5Mpa，伸长率为5.5%，冲击韧度为19.0J/cm2，硬度为46.3HRC。根据所试制磨辊有效碾压区的特点设计硬质合金棒为锥棒状，其尺寸为Φ12（13）×40mm，大头朝向磨辊内部，预置水玻璃砂型内。硬质合金镶嵌工艺研究结果表明：浇注温度为1550～1570℃，当硬质合金与镶嵌试块体积比为1.7：10时，镶嵌试块底面质量较差，结合界面局部有裂纹，硬质合金与基体为机械结合；当硬质合金与镶嵌试块体积比为1.1：10时，镶嵌试块底面质量较好，结合界面有明显的冶金结合区，其平均宽度约150μm；当硬质合金与镶嵌试块体积比为0.8：10时，镶嵌试块底面质量好，硬质合金与基体为良好的冶金结合。硬质合金与镶嵌试块体积比为1.1：10，当浇注温度为1520～1540℃时，镶嵌试块底面质量差，结合界面局部有缝隙，二者为机械结合；当浇注温度为1550～1570℃时，镶嵌试块底面质量较好，硬质合金与基体为冶金结合；当浇注温度为1580～1600℃时，镶嵌试块底面出现粘砂、质量较差，二者为冶金结合，结合界面更为均匀。采用研发的多元低合金耐磨钢ZG32MnCrMoNi和镶嵌体积比为（1.0～1.2）：10、浇注温度为1550～1570℃，在郑州鼎盛工程技术有限公司试制了磨辊，进行900℃正火+900℃淬火+300℃回火处理。试制的磨辊经登电集团水泥厂、山西天石建材有限公司投入使用，其使用寿命是多元低合金钢堆焊磨辊使用寿命的两倍以上。

关键词： ZG32MnCrMoNi 热处理工艺碳化钨基硬质合金镶嵌磨辊

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作者：柿沼宏彰田中裕介日本东京

本发明提供了一种在硬质难切削材料的高速切削加工中硬质包覆层发挥优异的耐剥离性和优异的耐磨性的表面包覆切削工具。本发明的切削工具，在由碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的最表面至少包覆具有平均层厚为0.5～... 详细信息

标准号: CN102371385B

本发明提供了一种在硬质难切削材料的高速切削加工中硬质包覆层发挥优异的耐剥离性和优异的耐磨性的表面包覆切削工具。本发明的切削工具，在由碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的最表面至少包覆具有平均层厚为0.5～5μm的Zr硼化物层而成，其中，上述Zr硼化物层作为具有多个平均粒径的晶粒组织的复合组织而构成，该复合组织由平均粒径为50～100nm的二次晶粒和平均粒径为200～1000nm的三次晶粒构成，该二次晶粒由具有平均粒径为5～30nm的一次晶粒的集合体构成，该三次晶粒由该二次晶粒的集合体构成。

关键词：晶粒粒径二次复合组织硼化物层切削工具集合体碳化钨基硬质合金高速切削加工基金属陶瓷耐磨性表面包覆工具基体晶粒组织包覆层氮化钛切削包覆硬质剥离

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耐崩刀性优异的表面包覆切削工具

耐崩刀性优异的表面包覆切削工具

作者：佐藤贤一龙冈翔山口健志日本东京

本发明提供一种在高速断续重切削条件下，硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性、耐剥离性的表面包覆切削工具。表面包覆切削工具在工具基体的表面包覆有下部层和上部层，该下部层至少包含具有NaCl型面心立方晶的晶体结构的TiCN层，该上部层包... 详细信息

标准号: CN107073591A

本发明提供一种在高速断续重切削条件下，硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性、耐剥离性的表面包覆切削工具。表面包覆切削工具在工具基体的表面包覆有下部层和上部层，该下部层至少包含具有NaCl型面心立方晶的晶体结构的TiCN层，该上部层包括具有NaCl型面心立方晶单相的晶体结构或NaCl型面心立方晶和六方晶的混合相的晶体结构的TiAlCN层，优选还包覆有包含Al₂O₃层的最表面层，若将所述Ti和Al的复合氮化物或复合碳氮化物的层由组成式：(Ti_1‑xAl_x)(C_yN_1‑y)表示，则Al在Ti和Al的总量中所占的平均含有比例Xave及C在C和N的总量中所占的平均含有比例Yave分别满足0.60≤Xave≤0.95、0≤Yave≤0.005，其中，Xave、Yave均为原子比。

关键词：表面包覆晶体结构面心立方切削工具上部层下部层复合碳氮化物复合氮化物硬质包覆层工具基体耐剥离性耐崩刀性最表面层混合相六方晶原子比重切削组成式包覆断续优选晶粒晶体结构面心立方上部层下部层复合碳氮化物复合氮化物法线碳氮化物层表面包覆法线方向工具基体平均层厚切削工具电子背散射衍射装置碳氮化钛基金属陶瓷碳化钨基硬质合金立方晶氮化硼基碳氮氧化物层碳氮化合物碳氧化物层硬质包覆层表面形成氮化物层基体表面晶体方位碳化物层超高压垂直的方位差混合相六方晶烧结体原子比纵剖面组成式两层分析

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一种硬质合金复合材料及其制造方法

一种硬质合金复合材料及其制造方法

作者：李翠芝 315040 浙江省宁波市高新区江南一品花园305号002幢6-7

本发明提供了一种新型的硬质合金复合材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)准备碳化钨基硬质合金粉末原料；2)准备碳氮化物基金属陶瓷粉末原料；3)将所述碳化钨基硬质合金粉末原料和碳氮化物基金属陶瓷粉末原料置于模具中层压... 详细信息

标准号: CN112024891A

本发明提供了一种新型的硬质合金复合材料及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：1)准备碳化钨基硬质合金粉末原料；2)准备碳氮化物基金属陶瓷粉末原料；3)将所述碳化钨基硬质合金粉末原料和碳氮化物基金属陶瓷粉末原料置于模具中层压成型，以得到成型体；4)将所述成型体在氮气保护条件下进行热压烧结，以得到硬质合金复合材料。本发明制造方法得到的硬质合金复合材料，具有优异的烧结密度，并且兼具了碳化钨硬质合金和碳氮化钛金属陶瓷的强韧性，具有优异的耐冲击性能和抗磨损性能，适用于使用条件苛刻的切削工具的制备。

关键词：粉末原料硬质合金复合材料制备碳氮化物基金属陶瓷碳化钨基硬质合金成型体碳化钨硬质合金氮气保护条件抗磨损性能耐冲击性能金属陶瓷切削工具热压烧结碳氮化钛烧结强韧性模具成型中层制造

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作者：大上强桥本达生一宫夏树日本东京

在本发明的表面包覆切削工具中，在由碳化钨基硬质合金、TiCN基金属陶瓷、立方晶氮化硼烧结体及高速工具钢中的任一种构成的工具基体的表面设有硬质包覆层，关于下部层，在由组成式：(Al1‑α‑βTiαSiβ)N表示的情况下，由满足0.3≤α≤... 详细信息

标准号: CN108349015B

在本发明的表面包覆切削工具中，在由碳化钨基硬质合金、TiCN基金属陶瓷、立方晶氮化硼烧结体及高速工具钢中的任一种构成的工具基体的表面设有硬质包覆层，关于下部层，在由组成式：(Al_1‑α‑βTi_αSi_β)N表示的情况下，由满足0.3≤α≤0.5、0.01≤β≤0.10的复合氮化物层构成，其中，α、β均为原子比，关于上部层，在由组成式：(Al_{1‑a‑b‑c}Cr_aSi_bCu_c)N表示的情况下，由满足0.15≤a≤0.40、0.05≤b≤0.20、0.005≤c≤0.05且以六方晶结构为主体的晶体构成，其中，a、b、c均为原子比，对该上部层通过X射线衍射求出的存在于2θ＝55°～65°的范围内的(110)面的衍射峰的半值宽度为1.0°～3.5°。

关键词：上部层原子比组成式立方晶氮化硼烧结体碳化钨基硬质合金复合氮化物层高速工具钢基金属陶瓷六方晶结构硬质包覆层表面包覆工具基体切削工具下部层衍射峰

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作者：奥出正树山口健志日本东京

本发明提供一种在有高负载作用于切削刃的高速高切深量/高进给量的重切削条件下发挥优异的耐剥离性、耐崩刀性的表面包覆切削工具。本发明的表面包覆切削工具，其在由碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的表面形成有... 详细信息

标准号: CN107635702B

本发明提供一种在有高负载作用于切削刃的高速高切深量/高进给量的重切削条件下发挥优异的耐剥离性、耐崩刀性的表面包覆切削工具。本发明的表面包覆切削工具，其在由碳化钨基硬质合金或碳氮化钛基金属陶瓷构成的工具基体的表面形成有由下部层和上部层构成的硬质包覆层，其中，所述下部层由至少包括TiCN层的Ti化合物层构成，所述上部层由具有α型的晶体结构的Al₂O₃层构成，并且，关于上部层的Al₂O₃晶粒，测定重位晶界分布图表时，在Σ31以上的晶界有硫偏析，其晶界长相对于作为Σ3以上的构成原子共有晶格点形态的晶界总长占20～50％，此外，上部层的至少包括切削刃棱线部的后刀面及前刀面的残余应力值的绝对值为100MPa以下。

关键词：上部层晶界表面包覆切削工具切削刃下部层碳氮化钛基金属陶瓷碳化钨基硬质合金原子共有晶格点硬质包覆层晶粒表面形成残余应力工具基体晶体结构耐剥离性耐崩刀性高负载后刀面进给量棱线部重切削偏析前刀切深总长

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表面包覆切削工具及其制造方法

表面包覆切削工具及其制造方法

作者：木村隆之高桥正训仙北屋和明桥本达生日本东京

一种表面包覆切削工具，该表面包覆切削工具在由碳化钨基硬质合金构成的工具基体的表面蒸镀形成有硬质包覆层，其中，硬质包覆层具有至少一层的平均层厚为0.5～10μm的(Ti1‑XAlX)N层，其中0.4≤X≤0.7，X为原子比，所述(Ti，Al)N层具有... 详细信息

标准号: CN106604796B

一种表面包覆切削工具，该表面包覆切削工具在由碳化钨基硬质合金构成的工具基体的表面蒸镀形成有硬质包覆层，其中，硬质包覆层具有至少一层的平均层厚为0.5～10μm的(Ti_1‑_XAl_X)N层，其中0.4≤X≤0.7，X为原子比，所述(Ti，Al)N层具有立方晶体结构，将所述硬质包覆层在波长400～500nm下的吸收率的平均值设为Ia(％)，将波长600～700nm下的吸收率的平均值设为Ib(％)时，满足Ia‑Ib＜5的关系。

关键词：硬质包覆层吸收率表面包覆切削工具波长碳化钨基硬质合金立方晶体结构工具基体平均层厚原子比蒸镀

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作者：奥出正树山口健志日本东京

标准号: CN107635702A

碳化钨-氮化硅复合材料及其放电等离子烧结方法

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碳化钨-氮化硅复合材料及其放电等离子烧结方法

作者：汪振华尹朝辉黄雷 210094 江苏省南京市孝陵卫200号

本发明为一种碳化钨‑氮化硅复合材料及其放电等离子烧结方法。包括如下步骤：(1)分别制备氮化硅基、碳化钨基和过渡层混合粉末；氮化硅基混合粉末的组分质量配比为：Si3N492～96wt％、Y2O31～3wt％、MgSiN21～3wt％、Al2O31～3wt％；碳... 详细信息

标准号: CN117417190A

本发明为一种碳化钨‑氮化硅复合材料及其放电等离子烧结方法。包括如下步骤：(1)分别制备氮化硅基、碳化钨基和过渡层混合粉末；氮化硅基混合粉末的组分质量配比为：Si₃N₄92～96wt％、Y₂O₃1～3wt％、MgSiN₂1～3wt％、Al₂O₃1～3wt％；碳化钨基混合粉末的组分质量配比具体为：WC92～96wt％、Si₃N₄1～4wt％、Y₂O₃1～3wt％、Al₂O₃1～3wt％；过渡层部分由5～10个子层构成；(2)将粉末按照碳化钨基混合粉末‑过渡层混合粉末‑氮化硅基混合粉末依次填入石墨模具中；(3)放入放电等离子烧结炉中进行烧结。本发明采用氮化硅、氧化钇和氧化铝作为烧结助剂来代替金属粘结相钴，使该碳化钨材料的放电等离子烧结温度升高至1650℃，通过梯度变化的过渡层实现两种材料的梯度过渡，采用放电等离子烧结一次烧结连接碳化钨基硬质合金和氮化硅陶瓷。

关键词：混合粉末过渡层放电等离子烧结氮化硅基碳化钨基质量配比放电等离子烧结炉碳化钨基硬质合金氮化硅复合材料氮化硅陶瓷碳化钨材料金属粘结烧结助剂石墨模具梯度变化一次烧结烧结氮化硅碳化钨氧化铝氧化钇放入填入制备