【摘 要】
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粉芯丝材克服了传统实心丝材加入硬质相难以成型和导电性差的缺点,极大扩宽了其在耐磨耐蚀领域的应用。众所周知,钛具有优异的耐蚀性能,但其硬度较差,耐磨性欠佳。通过添加陶瓷相可以极大的改善这一缺点,但纯钛与陶瓷相复合粉芯丝材的成型工艺研究较少,如何制备性能优异的钛基粉芯丝材还面临很多挑战。本文利用DEFORM-3D软件对模具角度与拉拔工艺进行了优化研究。拉拔力随半模角的增加呈先减后增的趋势,在α=6～8
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粉芯丝材克服了传统实心丝材加入硬质相难以成型和导电性差的缺点,极大扩宽了其在耐磨耐蚀领域的应用。众所周知,钛具有优异的耐蚀性能,但其硬度较差,耐磨性欠佳。通过添加陶瓷相可以极大的改善这一缺点,但纯钛与陶瓷相复合粉芯丝材的成型工艺研究较少,如何制备性能优异的钛基粉芯丝材还面临很多挑战。本文利用DEFORM-3D软件对模具角度与拉拔工艺进行了优化研究。拉拔力随半模角的增加呈先减后增的趋势,在α=6～8°时取得较好值;体积应变沿芯部到表面的方向增加,其标准偏差值在α=6°时取得极小值;丝材的最大主应力在α=5°时最小,损伤值随半模角的增加而增大;综合考虑选择最佳拉拔半模角为α=6°。通过对不同拉拔速度、润滑条件、变形量的模拟表明,速度的增高会增大丝材的拉拔力和应力,当达到V=20mm/s以后,继续增加速度对拉拔力影响不大,并且速度的增大不利于粉芯的均匀性;摩擦系数对粉芯的均匀性影响较小,但增大摩擦力拉拔力急剧增加,当f=0.3和f=0.5丝材有断裂倾向;随着变形量的增加,粉芯的均匀性越来越好,但大变形增加了拉拔力和应力,管坯断裂倾向大。因此,选择拉拔速度V=1 0mm/s,摩擦系数f=0.08,变形量ε=15%。采用680℃退火处理丝材有较好的塑性加工性能,利用电弧喷涂技术制备的涂层致密性较好,孔隙率约为3%,厚度在300μm左右,结合强度约为31MPa,涂层平均硬度分别为1166.5HV0.1和1354.1HV0.1。B4C质量分数为15%的涂层未见B4C未熔颗粒,主要为钛的氧化物以及硼化物和碳化物硬质相,而B4C质量分数为22.9%的涂层存在B4C未熔颗粒。B4C质量分数为15%和22.9%的涂层的相对耐磨性分别是Q235钢的2.5倍和2.17倍,涂层的磨损机制以微观剥落为主。
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