梯度硬質合金球功能設計

硬質合金球在工作時，材料表面受到摩擦力的作用，表面形成拉應力，而硬質合金球抗拉性能差，很容易在表面形成裂紋，加速材料的破壞。室溫下梯度硬質合金球中表面的殘餘壓應力的存在將會部分地抵消工作載荷施加的拉應力，阻礙或延緩裂紋的形成和擴展，提高硬質合金球的橫向斷裂強度。因此，如果在梯度硬質合金製備過程中，能夠表面形成殘餘壓應力，將會提高表面的抗拉性能，阻止裂紋的萌生和擴展非常有利。

在材料的功能設計中，將表面設計為貧鈷區，在次表面區形成一個富鈷帶，芯部區域則為均勻材料，由於富鈷層的收縮將會在表面形成較大的殘餘壓應力，富鈷層形成殘餘拉應力，這在前面的實驗和計算中都己經得到了驗證。這樣的設計，表面層貧鈷有利於提高其耐磨性，且表面形成的殘餘壓應力有利於阻止裂紋的萌生和擴展。但是由於硬質合金球抗拉性能遠小於抗壓應能，富鈷層的殘餘拉應力的值也應該越小越好。故在梯度硬質合金的結構優化設計中，需要考慮兩個方面因素：(l)表面的殘餘壓應力應該越大越好；(2)拉應力應分佈在富鈷帶，並且拉應力的值越小越好。




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