Abstract:
WC-Co硬质合金由于具有高的强度和硬度、良好的韧性以及优异的耐磨性能而广泛应用于金属加工、矿山开采、模具制造等领域。研究其磨损失效机制,可以指导具有更高耐磨性能的硬质合金材料的开发。已有研究工作大都是基于实验结果从组织结构演变角度揭示硬质合金的磨损机理,但是受实验观测技术的限制,缺乏对其在服役过程中摩擦磨损的微观机制更深入的理解。基此,本研究采用分子动力学模拟方法,拟从原子尺度来揭示摩擦载荷作用下WC-Co复合材料中硬质相WC、金属粘结相Co的变形和晶体结构缺陷产生、演化机制。本研究定量表征了WC晶粒中造成位错钉扎和堆积的滑移系,统计分析了Co相内的位错密度和位错反应类型。研究表明,在摩擦过程中,WC和Co通过位错的形核、运动、湮灭及其相互作用来调节塑性变形;WC晶粒可通过局部转动消耗内应力从而协调塑性变形;WC/WC晶界对位错运动具有阻碍作用,晶界处会产生位错塞积,造成局部应力集中,导致微裂纹形成;而WC/Co相界处由于应力集中会在相邻的WC晶粒中触发位错形核与扩展,从而避免了微裂纹的形核。本研究结果可为耐磨损硬质合金材料的设计开发提供科学依据。
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Year: 2022
Language: Chinese
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