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高硬度硬质合金如何提高耐磨性及延长使用寿命

硬质合金材料在航空、航天、机械、石油、化工、电力、海洋等装备制造业中发挥重要作用,目前很多合金材料存在大量耐摩擦磨损的金属机械零部件,比如轴承或齿轮等。这些金属零部件需要具有高硬度、高强度、耐摩擦磨损性能,以及优良的耐腐蚀性能等。

电热合金


现有高硬度金属材料生产的轴承及齿轮材料多采用高弹模、硬质合金以提高其耐磨性及延长使用寿命,如常用的GCr15、M50钢等。然而高弹模、硬质合金在负载情况下,可恢复应变通常小于1%,一旦轴承服役瞬态局部点遭遇过载冲击,轴承在循环高接触压力下易发生破坏性的布氏压痕、表面疲劳剥落等状况,引起轴承及齿轮失效。


研究发现,低弹模、高硬度材质比传统高硬度、高弹模材料具有更高的耐过载损伤及更长的磨损寿命。高硬度镍钛基合金是一种富Ni的合金(Ni>52at%),具有高硬度、低弹模特性。目前制约高硬度镍钛基合金应用的因素是其存在热处理淬裂,及服役过程组织退化导致硬度大幅度下降等问题。

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高硬度镍钛基合金的主要强化相为硬质合金材料,但随着时效温度升高和时效时间延长,亚稳的硬质合金材料相会发生长大分解为Ni3Ti2相和Ni3Ti相,从而合金硬度下降。因而高硬度镍钛基合金目前的最高使用温度为400℃,这也限制了其在工业中的应用。因此,虽然高硬度镍钛基合金具有较大的成为优秀轴承材料的潜力,但目前还需要进一步改善其性能。针对上述问题,本成果开发一种新型高硬度镍钛基合金。


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