梯度硬质合金球功能设计

硬质合金球在工作时，材料表面受到摩擦力的作用，表面形成拉应力，而硬质合金球抗拉性能差，很容易在表面形成裂纹，加速材料的破坏。室温下梯度硬质合金球中表面的残余压应力的存在将会部分地抵消工作载荷施加的拉应力，阻碍或延缓裂纹的形成和扩展，提高硬质合金球的横向断裂强度。因此，如果在梯度硬质合金制备过程中，能够表面形成残余压应力，将会提高表面的抗拉性能，阻止裂纹的萌生和扩展非常有利。

在材料的功能设计中，将表面设计为贫钴区，在次表面区形成一个富钴带，芯部区域则为均匀材料，由于富钴层的收缩将会在表面形成较大的残余压应力，富钴层形成残余拉应力，这在前面的实验和计算中都己经得到了验证。这样的设计，表面层贫钴有利于提高其耐磨性，且表面形成的残余压应力有利于阻止裂纹的萌生和扩展。但是由于硬质合金球抗拉性能远小于抗压应能，富钴层的残余拉应力的值也应该越小越好。故在梯度硬质合金的结构优化设计中，需要考虑两个方面因素：(l)表面的残余压应力应该越大越好；(2)拉应力应分布在富钴带，并且拉应力的值越小越好。




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