论文摘要
YG8牌号硬质合金以其优良的综合性能在切削工具、凿岩工具、耐磨零件、高温高压合成零件等方面有着广泛的运用,但是硬质合金的断裂一直困扰着其应用发展,而绝大多数的断裂是由疲劳引起的。硬质合金的实际服役条件常牵涉到循环的温度变化,因此对其热疲劳性能的研究相当迫切。而目前对YG8硬质合金热疲劳性能的影响因素进行系统研究的较少,因此,本课题具有相当的实际研究价值。本实验在接近材料实际工况的试验条件下,对热疲劳裂纹萌生及扩展规律进行研究,选用带预制缺口的热疲劳试样,以缺口根部出现的裂纹为主裂纹,裂纹长度为0.15mm时作为热疲劳裂纹萌生阶段;裂纹长度大于0.15mm以后为热疲劳裂纹扩展阶段;通过光学显微镜、SEM、硬度以及热疲劳试验等研究了冷却介质、热循环上限温度对热疲劳性能的影响以及热疲劳裂纹萌生和扩展的机制。在本研究条件下,得到以下主要结论:1、冷却介质对热疲劳性能影响显著:YG8硬质合金在中性介质中具有最好的抗热裂纹扩展能力;在同样循环次数下在pH=5.2的盐酸溶液中冷却先出现裂纹,且扩展速率较快,在pH=8.8的氢氧化钠溶液中次之,水(pH=7.4)冷却是三者中抗热疲劳性能最好。2、YG8硬质合金热疲劳裂纹的扩展方式受冷却介质影响:在中性介质中,主要为WC相缺少Co粘结相的粘接作用而不断被剥落产生微孔洞,随着微孔洞尺寸不断变大,相邻的孔洞将相连形成微裂纹;在腐蚀介质中,疲劳裂纹形成过程变得十分复杂,裂纹的产生主要有由于Co粘结相的被剥落产生微孔洞的连接而形成裂纹,由冷却介质或氧化作用产生的腐蚀坑产生的裂纹,绕过大尺寸的团聚物。3、热循环上限温度Tmax对热疲劳性能有显著的影响:热循环温度越高,裂纹萌生孕育期越短,裂纹扩展速率越快;400℃→10℃循环时,裂纹主要为微小裂纹的连通,硬度下降缓慢,550℃→10℃、650℃→10℃循环时,裂纹主要为氧化腐蚀坑的连通,硬度下降速率最快,750℃→10℃循环时,氧化严重,氧化腐蚀坑是断口二次裂纹源,也是断口二次裂纹扩展的优先通道。