【摘 要】
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本文采用莱芜钢铁粉末有限公司生产的LAP100.29水雾化铁粉为原材料,利用粉末冶金的方式,分别研究了碳和镍两种合金化元素的含量对铁基粉末冶金材料的力学性能和微观组织结构
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本文采用莱芜钢铁粉末有限公司生产的LAP100.29水雾化铁粉为原材料,利用粉末冶金的方式,分别研究了碳和镍两种合金化元素的含量对铁基粉末冶金材料的力学性能和微观组织结构的影响,并以此为基础在铁粉中同时添加碳和镍两种合金元素,研究了Fe-xC-yNi (x=0.4、0.6、0.8、1.0, y=1、2、........、8)系粉末冶金低合金钢的力学性能和微观结构的影响。本文工作为合成低成本、高塑性的粉末冶金复合材料制备提供了实验基础。在铁基中只添加碳元素后,通过对合金的力学性能研究发现,碳含量为0.8wt%时合金的硬度较好,拉伸强度达到最大值,分别为56.8HRB、358MPa,此时伸长率为1.85%；碳含量为1.0wt%时虽然合金的硬度增加,但是拉伸强度和伸长率迅速降低。微观结构研究发现：随着碳含量的增加Fe-xC合金的孔隙变大、增多,孔隙的球化程度加强,晶粒尺寸增加,当碳含量增加到1.0wt%时,组织中出现了条块状渗碳体；合金的断口形貌由少量的韧窝向河流状花纹,属于脆性断裂。镍含量对铁基粉末冶金材料力学性能和微观结构的研究发现,在一定范围内,镍含量的增加促进了合金的硬度、拉伸强度和伸长率的增加,当镍含量为7wt%时合金力学性能达到最优,硬度、拉伸强度分别为50.6HRB、292MPa,此时对应的伸长率为7.68%。当镍含量为8wt%时,合金的硬度和拉伸强度开始下降。微观结构研究发现：随着镍含量的增加合金的孔隙度降低,孔隙球化程度加强,晶粒得到了进一步的细化,当镍含量增加到8wt%时合金的组织主要以铁镍固溶体为主,合金的组织中出现了富镍区；随着镍含量的增加,合金断面上的韧窝有增加的趋势,并且韧窝较深,河流状花纹减少,其断裂形式由准解理断裂向韧性断裂转变。根据以上研究,通过粉末冶金的方式在铁基中同时添加碳和镍两种元素,研究了Fe-C-Ni系粉末冶金低合金钢的力学性能和微观组织结构的变化。力学性能分析表明,合金Fe-7Ni-1.0C综合性能达到最优,硬度和拉伸神强度分别为85.3HRB,511MPa,此时对应的伸长率为4.76%。微观结构研究发现：在镍含量不变的情况下,随着碳含量的增加,合金的孔隙度增加,孔隙球化的程度增强。在碳含量不变的情况下,随着镍的增加,合金组织中沿晶界处的孔隙数量增多,孔隙度降低；在对烧结材料的晶粒尺寸研究发现,当铁基中同时加入碳和镍元素后,晶粒得到了细化；碳的加入使阻碍了镍的扩散,在富镍奥氏体周围存在马氏体,并且随着碳含量的增加,马氏体的含量也在增加；合金断口形貌观察发现,当铁粉中同时加入镍和碳元素后,在镍含量不变时,随着碳含量的增加,断面上孔隙和河流状花纹增加,塑性降低。在碳含量不变时,随着镍含量的增加,材料的断裂形式为由脆性断裂向准解理断裂转变。
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