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本文利用放电等离子烧结技术(SPS)和正交试验方法优化了GT35/Cr12MoV双金属复合材料的连接工艺,制备了高结合强度的GT35/Cr12MoV双金属复合材料,研究了SPS烧结及热处理工艺对GT35/Cr12MoV双金属复合材料组织和性能的影响,初步探讨了GT35/Cr12MoV双金属复合材料连接界面的形成机理。结果表明:
1、GT35粉末经960℃×5min×70MPa最佳工艺放电等离子烧结,820℃×3h+730℃×4h退火处理后,其显微组织为碳化物(TiC)+铁素体,再经1000℃×10min油淬+200℃×90min回火后的显微组织为碳化物(TiC)+回火马氏体,硬质相碳化物颗粒细小,呈均匀弥散分布,合金致密度为99.37%,硬度为70.5HRC,与传统真空烧结方法制备的GT35相比,硬度提高了1~3HRC,耐磨性W-1提高了15.69m·mm2/mm3。
2、GT35粉末与Cr12MoV钢棒料经960℃×10min×70MPa放电等离子烧结后,其界面结合处平整无变形,无裂纹和大的孔洞,过渡区组织呈梯度过渡,显微硬度从Cr12MoV的850HV梯度过渡到GT35钢结硬质合金的1380HV,两侧界面间存在Fe、Cr、Mo等元素的扩散,属冶金结合。
3、与烧结态相比,GT35/Cr12MoV双金属复合材料经820℃×3h+730℃×4h退火、1000℃×10min(油淬)+200℃×90min回火处理后,界面间元素扩散更加充分,连接界面变得模糊甚至消失,碳化物分布更加弥散均匀,抗拉强度提高35.8%,为151.4MPa。
4、GT35/Cr12MoV双金属复合材料连接界面的形成可分为三个阶段:物理接触、接触表面的高能活化及元素扩散。