摘要
针对传统Co粘结相高温性能差的弊端，本文以Co-Ni-Fe、Co-Ni-Cr、Co-Ni-Nb和AlCoCrNiNb0.5四种合金作为硬质合金的粘结相，基于放电等离子烧结技术，制备出高性能复合粘结相硬质合金刀具，并对其高温性能进行了研究。此外进行了有压烧结制备三维槽型刀具的制备工艺研究，最后对制备的三维槽型刀具和平面刀具进行了切削性能对比。 基于放电等离子烧结技术，研究了粘结相种类和烧结温度对硬质合金微观结构和力学性能的影响。结果表明，WC-8(Co-Ni-Fe)、WC-8(Co-Ni-Cr)、WC-8(Co-Ni-Nb)、WC-8AlCoCrNiNb0.5分别在1200℃、1350℃、1350℃、1300℃获得最佳室温力学性能，其中WC-8(Co-Ni-Fe)的综合室温性能最佳，其致密度、硬度和断裂韧性分别达到99.6%、21.36GPa和11.24MPa·m1/2。此外，与Co粘结相硬质合金相比，四种复合粘结相硬质合金的平均晶粒尺寸从400nm分别减小到285nm、280nm、336nm和340nm。 研究了复合粘结相硬质合金的高温抗氧化性能以及高温抗弯强度。研究表明，四种硬质合金氧化生成的氧化膜都有阻碍基体氧化的作用，其中以Co-Ni-Fe和Co-Ni-Nb为粘结相的硬质合金的抗氧化性能最好。当环境温度从600℃升高到900℃，WC-8(Co-Ni-Nb)和WC-8(Co-Ni-Fe)的抗弯强度的降幅较小，仅分别为11.7%和7.3%。 基于放电等离子有压烧结提出了一种用填埋粉压制来制备三维槽型硬质合金刀具的方法。结果表明，以立方氮化硼（cBN）粉末为填埋粉，烧结完成后，其易与基体分开，刀具表面结构没有发生明显的变形。三维槽型硬质合金刀具的最佳压制工艺为压制压力100MPa、埋粉量0.8g、保压时间3min，制备刀具的相对密度、维氏硬度和断裂韧性分别为99.48%，21.02GPa和11.24MPa·m1/2。 研究了超细硬质合金刀具干式切削钛合金的切削性能。研究发现，前角为10°的WC-8(Co-Ni-Fe)刀具具有最高的切削寿命，为4000m，商用YG8刀具切削寿命最低，为2500m。说明本文制备的正前角异形刀具能够提高硬质合金刀具的切削寿命。
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