快速凝固水雾化高速钢粉末的凝固特征

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1、第卷年月第期第—页金属学放快速凝固水雾化高速钢粉末的凝固特征掌王东君周瑞沈军哈尔滨工业大学材料科学与工程学院哈尔滨摘要理论计算表明水雾化高速钢粉末的平均冷却速率在—之间粉末颗粒的凝固组织主要以等轴晶为主碳化物以空间网络状分布于等轴晶的晶界处粉末基体组织以奥氏体为主。仅小粒径粉末基体由奥氏体与铁素体组成碳化物主要为立方型和密排六方型关键词高速钢粉体快速凝固水雾化铁素体中图法分类号文献标识码文章编号—一一Ⅳ

2、乱———”

3、—一

4、快速凝固技术是材料科学与工程领域目前最活跃的研究方向之一区别于其他凝固方法快速凝固工艺具有细化晶粒、减小偏析、扩大固溶极限等优点【雾化技术是应用最广泛的快速凝固技术之一眇其工艺通常是将熔体分离雾化同时通过对流的方式实现熔体的快速凝固一般情况下采用水作为冷却介质通常可以比气体雾化得到更高的冷却速率高速钢是一种高合金钢目前已经被广泛应用于刀具模具、耐磨材料及构件基体等领域采用雾化法制备高速钢预合金粉末再固结成型可避免传统凝固工艺中碳化物的偏析得到无宏观偏析的组织雾化法制备高速钢粉末过程中不同颗粒尺寸决定的不同冷却速率对高速钢的凝固组织及结构

5、特征有重要影响本文对水雾化高速钢粉末的外观形貌、凝固组织及相结构宰收到初稿日期收到修改稿日期作者简介王东君男年生博士生进行了研究并分析了冷却速率对其凝固特征的影响实验方法水雾化高速钢粉末的化学成分质量分数为由北京钢铁研究总院提供对不同粒径的粉末进行筛分并分别称重采用配备能谱仪的型扫描电镜对粉末的外观形貌、显微结构及碳化物形貌进行观察扫描电镜试样镶嵌抛光后采用硝酸一酒精溶液进行腐蚀粉末碳化物采用磷酸一酒精溶液进行萃取物相分析采用射线衍射方法日本理学测试参数‰辐射石墨单色器滤波电压电流扫描步长衍射角范围一实验结果及讨论粉末的外观形貌

6、水雾化高速钢粉末的区间粒度分布及累积粒度分布如图所示可以看出高速钢粉末的粒径大于　万方数据金属学报第卷囝水雾化高速钢粉末颗粒尺寸分布的粉末数量很少其质量分数不足小粒径颗粒所占比例较大其中以下的小颗粒所占质量分数最大约为以累积质量分数为所对应的粉末尺寸表示粉末的平均颗粒尺寸其值约为弘由于筛分时小粒径粉末容易团聚推测实际曲线应略向下移实际平均晶粒尺寸应小于水雾化高速钢粉末外观形貌如图所示从图可以看出粉末主要

7、由不规则形状颗粒组成大部分粉末呈长条形或棱块形只有少数粉末接近球形许多粉末颗粒之间互相粘连部分颗粒尺寸较大的粉末上还依附有小的卫星颗粒这主要是在雾化过程中不同的颗粒间发生碰撞的结果在粉末颗粒表面还可以清晰地看到存在许多弥散细小的粒状碳化物如图所示另外由于粉末凝固过程中发生的凝固收缩现象粉末颗粒表面多呈现凹凸不平的形貌在雾化阶段中由于冷却介质的剪切力随着雾化距离的增大而减小熔体液滴的表面张力则趋向使不规则的液滴球化粉末最终形状由表面张力及冷却速度两个因素共同决定若液滴的球化时间比凝固时间短则颗粒形状趋向于变成球形如果球化时间长则颗粒趋向于形成不规则形状从本

8、质上说当液滴的表面张力大而冷却速度低时将促使液滴形成球形当表面张力