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硬質(zhì)合金的疲勞與斷裂
專(zhuān)欄：公司新聞
發(fā)布日期：2012-12-24
閱讀量：2766
作者：佚名
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        疲勞與斷裂是硬質(zhì)合金的性能表現之一。當用做采礦和金屬的切割時(shí)，硬質(zhì)合金通常處于復雜的應力加載狀態(tài)，并由于磨損和疲勞過(guò)程而會(huì )導致材料的破壞。19世紀40年代早期，發(fā)現了疲勞行為對循環(huán)力加載下的強度降低敏感，有關(guān)硬質(zhì)合金的疲勞行為研究在最近20年得到廣泛關(guān)注。
      研究主要分兩類(lèi)：一種研究全壽命，即對原本沒(méi)有裂紋的樣品施加一定頻率的循環(huán)應力或應變，使樣品達到疲勞破壞的應力或者應變的次數；另一種是研究缺陷抗力，將疲勞壽命定義為使樣品的主裂紋尺寸由開(kāi)始增加到某個(gè)特定值的疲勞周期或疲勞時(shí)間。對后一種研究比較多，線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)(LEFM)對研究硬質(zhì)合金的斷裂行為十分有用。在線(xiàn)彈性斷裂力學(xué)中，初始缺陷的不穩定增殖導致了脆性材料的斷裂。由于硬質(zhì)合金通常都很硬，可以阻止疲勞裂紋的產(chǎn)生，并且硬質(zhì)合金總是有一些缺陷，如殘余孔、雜質(zhì)和不規則形狀的大顆粒WC(碳化鎢)，通過(guò)研究裂紋生長(cháng)抗力來(lái)估計硬質(zhì)合金的疲勞壽命將更加合理。
      斷裂韌性是硬質(zhì)合金一項重要的力學(xué)性能，對硬質(zhì)合金斷裂韌性的研究有助于疲勞行為的測定。但是，對WC-Co(鎢鈷)硬質(zhì)合金而言，在靜態(tài)和循環(huán)加載狀態(tài)下的斷裂是不同的，因為Co的斷裂機制不同。在靜態(tài)加載狀態(tài)下，Co能夠發(fā)生塑性變形，是韌性相，而在循環(huán)應力狀態(tài)下，Co發(fā)生馬氏體相變，而被稱(chēng)為斷裂敏感源。
      與斷裂韌性相似，硬質(zhì)合金的疲勞強度也取決于微觀(guān)結構參數。斷裂強度隨著(zhù)Co平均自由程、WC晶粒尺寸、Co含量和碳含量的減小而增加，隨著(zhù)固溶體立方相Co含量的增加而增加。在疲勞過(guò)程中，粘結相中Co的相轉變是一種很重要的破壞機制。在循環(huán)加載過(guò)程中的大量累計變形和或高應力促使立方相向六方相結果轉變。這種相轉變的結果為裂紋尖端后面的延性韌帶減少，從而使裂紋尖端的保護效應削弱。這是硬質(zhì)合金在循環(huán)加載下有強烈的疲勞壽命效應，而壽命取決于應力的頻率。
      由于微觀(guān)結果的復雜本質(zhì)，硬質(zhì)合金的疲勞行為依舊有很多不確定因素。硬質(zhì)合金材料特性之中，各種斷裂力學(xué)因子和微觀(guān)結果參數都對硬質(zhì)合金的疲勞行為有影響，應力強度因子和粘結相的平均自由程的影響最為重要。
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