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压铸模具用复合金属陶瓷模具材料研究

作者:admin 发布日期:2018-11-9 关注次数: 二维码分享

金属模具是现代制造业中不可缺少的重要装备之一。由于模具工作的条件非常恶劣,如压铸模具,其在使用过程中不仅要承受高的压强,同时,流动的金属与模具表面的剧烈摩擦会导致模具温度升高,经常发生粘模、焊合和氧化等现象,这些不利因素将会严重影响压铸模具的使用寿命。因而, 提高模具使用寿命, 必须选用高耐磨性与高硬度以及强韧性的模具材料。目前,我国模具【行业】主要发展趋势是大型化,高精度化,因而,对模具材料的采用提出了更高的要求。随着模具制造的发展,合金钢模具和硬质合金模具在耐高温强度和耐磨性等方面已经落后于实际生产需要,而金属陶瓷材料在耐高温、耐磨性、抗氧化以及耐腐蚀等方面具有模具钢与硬质合金模具所没有的优点,因而日益受到模具【行业】的广泛关注和研究。Ti(C,N)基金属陶瓷模具材料与传统WC 基硬质合金模具材料相比具有独特的优点,如高强度、高硬度、良好的耐腐蚀性和耐磨损性能,因而在模具材料方面,Ti(C,N)基金属陶瓷模具材料有替代WC基硬质合金模具材料的趋势。

1 、试验材料与方法

试验以微米级TiCTiN 为基体材料,以纳米级Y-ZrO2为改性剂,以微米MoNi、石墨以及VC 作为添加剂,采用热压烧成工艺制备了Ti(C,N)基金属陶瓷模具材料。设计了A 【系列】配方组成,如表1 所示。按配方称量各种原料,采用干法球磨,混合均匀,然后将粉料置于100℃烘箱中烘干。将干燥后粉料进行热压烧成, 烧成温度区间为14201520℃,每隔20℃设一温度点,压力为30MPa,最终保温时间为180 min。烧成后样品切割制成3mm×4mm×30mm 的标准样品,采用RGM-4100 电子万能试验机,利用三点弯曲法测定样品的弯曲强度, 跨距为20mm,加载速率为0.5mm/min。用HV-120 维氏硬度计测量烧成样品硬度,载荷为196N,保压15s。用中科院长春试验【仪器】研究所生产的CSS-44100 电子万能试验机压痕法测量样品的断裂韧性。用JSM-5610LV 型扫描电镜对典型样品断面进行显微结构研究。

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2 、试验结果及【分析】—— 相对密度

是添加不同量纳米Y-ZrO2后对Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷模具材料相对密度的影响。可见,材料的相对密度随Y-ZrO2含量的增加呈现先增加后下降的趋势, 当纳米Y-ZrO2添加量为5%时,Ti(C,N) 基纳米复合金属陶瓷模具材料的相对密度最大,可达97%。此时材料【比较】致密,这对Ti(C,N)基纳米复合金属陶瓷模具材料力学性能的提高是极其有利的。从图中还可发现,当Y-ZrO2超过10%时,烧成样品的相对密度会大幅下降, 这不利于样品相对密度的提高。

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