WC-Co硬质合金的相组成及其相变

碳化钨（WC）是一种硬度高、热稳定性和耐磨性好的硬质合金材料，WC－Co硬质合金的性能除与WC晶粒的大小有关外，在很大程度上还取决于合金中的相组成及相转变，本文主要依据WC－Co系相图，采用热力学方法对烧结过程中合金的γ,η相的生长条件、成分结构以及相变过程进行了讨论，从本质上阐明WC－Co硬质合金的成相规律和影响因素。     

WCoB金属陶瓷的制备及其性能研究

以WC、TiB2、Co粉末为原料,采用真空液相反应烧结技术制备WCoB金属陶瓷,并利用XRD、SEM和EDS对其微观形貌及相组成进行了表征。结果表明,WCoB金属陶瓷由WCoB、W2CoB2、TiC、Co2B和TiB2等相组成,其硬度为HRA84.4～92.2,合金密度为9.3～10.2g/cm3。随着钴含量的增加,烧结后WCoB金属陶瓷的合金密度和硬度值均有所下降,较高的烧结温度有利于晶粒细化。磨损试验发现WCoB金属陶瓷的耐磨性优于YG8硬质合金。     

超音速火焰喷涂两种WC-17%Co涂层的组织和性能研究

采用超音速火焰喷涂法制备纳米和普通WC-17%Co涂层,借助于SN-3400型扫描电镜(SEM)、D8型X射线衍射仪(XRD)、HXD-1000TM型显微硬度计、SHT4605型拉伸试验机和TRB型球盘磨损试验机对涂层组织结构、相组成、显微硬度、结合强度及耐磨性能进行了分析.结果表明,两种WC-17%Co涂层形成过程中WC发生了分解,并形成了W2C、W和CoxWyCz(Co3W3C、Co3W9C4)等一些新相,纳米涂层的组织形态明显好于普通涂层,组织晶粒细小,WC晶粒保持在120~150 nm的纳米尺度范围;纳米涂层的显微硬度、结合强度和耐磨性都高于普通涂层,相比之下,纳米涂层的显微硬度、结合强度比普通涂层高出近30%,在相同的试验条件下普通涂层的磨损体积是纳米涂层的2倍.     

氩弧熔覆原位自生Ti(C、N)-WC增强Ni60A复合涂层的研究

以Ni60A、TiC、TiN、WC、Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C、N)-WC增强镍基复合材料涂层.研究了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性.熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相、Ti(C、N)、WC和(Fe,Cr)xC等组成.涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍.显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低.基体Q235钢的磨损机制为黏着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损.     

低温低压烧结WC-8Co硬质合金

采用低温低压烧结WC-8Co硬质合金,并研究了烧结温度和烧结压力对硬质合金组织和性能的影响.研究结果表明:随着烧结温度的升高,WC-8Co硬质合金的孔隙减少,晶粒尺寸和密度增大;硬质合金的硬度与抗弯强度随着密度的增大而提高.当烧结温度高于1 280℃时,WC-8Co硬质合金的烧结方式为液相烧结;烧结压力有利于硬质合金的致密化.当烧结温度为1 300℃,烧结压力为5 MPa时,WC-8Co硬质合金的密度、硬度和抗弯强度分别为14.61 g/cm3、90.7 HRA和1 830 MPa.     

WC-Co超细硬质合金的超声波无损检测

采用单探头直接接触纵波探伤的方法,检测了9根WC-10 Co硬质合金试样的超声波衰减系数α,结合试样的密度、晶粒度、断裂韧性KIc、维氏硬度及抗弯强度进行分析。结果表明:合金的晶粒度越小,超声波衰减系数α越大,断裂韧性越高,而超声波衰减系数与密度、硬度和抗弯强度没有直接的关系。可用超声波在WC-10 Co硬质合金中的衰减行为来评估材料的韧性,从而替代有损的机械方法。     

稀土Sm2O3对WCoB-TiC复相陶瓷组织的影响

以WC、TiB2、Co粉末为基本原料,添加稀土Sm2 O3为抑制剂,采用真空液相反应烧结技术制备WCoB-TiC复相陶瓷材料,利用XRD、SEM和 EDS对其微观形貌和相组成进行表征。结果表明,添加一定量稀土Sm2 O3后,WCoB-TiC复相陶瓷晶粒细小且分布均匀,晶粒的长大得到抑制;随着稀土Sm2 O3的过量加入,复相陶瓷中有棒状晶粒出现,晶粒有粗化的趋势。在1400℃下烧结时,当Sm2 O3添加量为0．3％时,制成的WCoB-TiC复相陶瓷材料密度达到10．01 g/cm3,硬度HRA达到91。     

纳米WC/12Co涂层在轴流式引风机叶片防磨上的研究

采用超音速火焰喷涂工艺分别制备了纳米结构和微米结构的WC/12Co涂层.通过和传统轴流式引风机叶片抗冲蚀涂层的比较,研究分析了两种涂层的显微硬度、金相结构、结合强度和抗冲蚀磨损性能.结果表明:超音速火焰喷涂WC/12Co涂层性能优于传统抗冲蚀涂层,其中纳米结构涂层性能更加优越.     

水煤浆喷咀耐磨材料的试验研究

本文根据水煤浆喷咀的工作条件以及不同材料在冲蚀磨损时的行为,对硬质合金,陶瓷材料及超细晶粒硬质材料等进行了试验研究。实验室冲蚀磨损试验和现场运行试验结果表明:超细晶粒硬质材料具有良好的抗冲蚀磨损性能,并可预期热震性得到改善的高致密、高硬度陶瓷材料将是一种新型的优良的水煤浆喷咀材料。     

三牙轮钻头硬质合金堆焊层微观组织分析

研究了WC－Co、铸造碳化钨硬质合金的淬火及深冷处理等热处理工艺，分析了WC－Co、铸造碳化钨硬质合金的金相组织，分析了WC－Co、铸造碳化钨硬质合金淬火和深冷处理提高性能的原因。研究了淬火和深冷处理提高性能的机理。结果证实WC－Co硬质合金金相组织为γ′和M7C3、M6C、M23C6型化合物，铸造碳化钨硬质合金金相组织为η和M7C3、M6C、M23C6型化合物。淬火及深冷处理能强化粘接相，改善合金组织结构和微观结构。     

低角冲蚀磨损机理的研究

作者通过扫描电镜观察、磨屑分析、磨损面次表层硬度分析、增量冲蚀磨损法以及冲蚀磨损的准动态观察等多种分析方法对几种钢和纯金属在低角下的冲蚀磨损机理进行了深入的研究。结果发现:对于延性比较大的金属材料,磨损初期主要是发生塑性变形,形成压坑与变形唇,继之,度形唇被反复地前挤后压,终以小块剥落而磨损。延性比较小的材料则更多地产生微切削磨损。     

钢的冲蚀磨损与机械性能的关系及其磨损机理的研究

本文研究了以棕刚玉及玻璃砂为磨粒的钢的冲蚀磨损与机械性能的关系及其磨损机制。结果表明在硬磨粒冲击下,钢的冲蚀磨损受断裂韧性影响较大。而当磨粒硬度接近或低于钢的硬度时,冲蚀磨损由钢的硬度所决定。在硬磨粒冲击下,除了常见的薄片、切削、犁沟等塑性变形机制外,韧性较低的钢会出现开裂机制而造成块状磨屑脱落。软磨粒要依靠多次冲击才能使材料以小片磨屑脱落,而且最大冲蚀率发生在90°冲击角。玻璃砂冲击时,在30°、90°会出现两个冲蚀磨损峰,这是由于玻璃砂在大角度冲击时溅射而产生二次磨损的结果。     

氟塑钢复合管冲蚀磨损性能的试验研究

通过实验研究适用于电厂余热深度回收的新型氟塑钢复合管的冲蚀磨损性能,主要考察在刚玉砂和煤灰两种颗粒冲蚀下,气流速度、温度与颗粒质量浓度等对复合管中低速气流冲蚀磨损的影响.通过扫描电子显微镜对冲蚀磨损后的表面微观形貌进行观察,初步探讨冲蚀磨损机制.结果表明,在中低速度下,复合管的冲蚀磨损速率随气流速度的变化呈幂函数关系;在两种不同颗粒的冲蚀下,复合管的冲蚀磨损速率随颗粒质量浓度的变化均近似呈线性关系;复合管的冲蚀磨损速率随气流温度的升高而降低,但变化幅度不大;微观形貌分析显示,复合管表面受到颗粒反复垂直冲击时主要发生塑性变形,局部出现显微裂纹,在受到颗粒的反复斜向冲击时主要发生切削和犁耕.     

软磨粒冲刷下材料的行为及磨损机理

研究了具有不同硬度的材料在不同硬度的磨粒冲刷下的磨损特性。结果表明,在相对较软磨粒冲刷下,即使磨粒硬度低于材料硬度,也能使材料发生磨损。且韧性材料的冲刷磨损率随冲击角的增大而增大。对材料的磨损形貌进行了研究,其软、硬磨粒造成的磨损形貌是不相同的。在低角度下,较软磨粒的冲刷使材料发生犁沟及小片脱落,而不像通常硬磨粒冲刷下材料呈现微切削及锻和挤压。研究了热处理硬化后钢在较软磨粒冲刷下的磨损行为,建立了硬度影响磨损率的规律。在高硬度的磨粒冲刷下(H_p/H_m>3)*,材料的硬度变化对冲刷磨损率影响很小,即以热处理硬化来改善材料抗冲刷磨损作用并不大。而在较软磨粒冲刷下(H_p/H_m<3)材料硬度对冲刷磨损率有影响,热处理强化可提高材料抗冲刷磨损性能。     

自结合碳化硅耐冲蚀磨损性能的研究

采用磨蚀减重法及显微结构分析等方法，研究了反应烧结碳化硅（ＲＳＳＣ）的抗冲蚀磨损性能。结果表明ＲＳＳＣ抵抗低角冲蚀性能优良，耐高角度冲蚀能力主要与晶粒间第二相有关．提出了ＲＳＳＣ耐磨材料的设计原则。将其用于工业实验，取得良好效果。     

超高分子量聚乙烯与钢的冲蚀磨损研究

用气流喷砂型冲蚀试验装置对超高分子量聚乙烯（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｍｏｌｅｕｌａｒ Ｗｅｉｇｈｔ Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ,ＵＨＭＷＰＥ）和４５＃钢的冲蚀磨损性能进行进行了比较,考察了冲蚀粒子（煤粉,二氧化硅）的入射角,冲蚀时间等对超高分子量聚乙烯和４５＃钢冲蚀磨损的影响,通过扫描电子显微镜对超高分子量聚乙烯和４５＃钢冲蚀磨损表面形貌的观察,并对超高分子量聚乙烯和４５＃钢冲蚀磨损机理进行了初步探讨。     

省煤器管材料热冲蚀磨损的研究

利用自制热冲蚀磨损强化模拟试验装置,对制造省煤器管的20钢进行了热冲蚀磨损试验研究。结果表明:最大冲蚀率出现在20°攻角,而且材料的冲蚀率随气流速度增大,气流温度升高和气流中磨粒密度的增大而增加。扫描电镜观察表明,20钢的冲浊机制包括切削,犁削和冲击坑,其中低攻角时以前两者为主,高攻角时以后者为主。     

Mechanical Properties and Erosive Wear Resistance of Zirconia Toughened Al2O3-TiC Ceramics

The effect of ZrO2, content on the fracture toughness, flexural strength and Vickers hardness as well as the erosive wear resistan properties of zirconia toughened Al2O3-TiC ceramic composites has been investigated. The results showed that the improvement in fracture toughness and flexure strength of composites with the content of zirconia less than 50% and 10% in mass fraction respectively,is primarily attributed to stress-induced transformation toughening by the analyse of X-ray diffraction. The dependance of erosion wear resistance on the attak angle and the content of ZrO2, panicles of the composites was also revealed. It is found that the erosion rate of the composites has a sharp rise at a attack angle over 65°. This phenomenon is due to a brittle response to the erosion test by microsmictural observation on eroded surface.     

Erosive Wear Study of PPLSF/Glass Fiber ReinforcedHybrid Laminates

This work is focused to examine the erosive performance of hybrid Palmyra palm leaf stalk fiber (PPLSF)/glass polyester laminate against solid particle bombardment. A hand lay-up method was adopted for the fabricating four piles of five distinct laminates with different stacking order glass and PPLSF layers. Amongst them, one group of pure PPLSF and pure E-glass laminates were fabricated. The hybrid laminates were exposed to high speed stream of solid sand particle at three distinct impact velocities (48, 70 and 82 m/s) and four different angles of impingement (30°, 45°, 60° and 90°). The effect of particle velocity, angle of impingement and stacking order on both wear rate and efficiency were highlighted. The experimental assessment reveals a significant improvement in erosive wear resistance properties due to hybridization of PPLSF with E-glass. Again, the laminates with PPLSF layer as skin and glass as core layer exhibited better erosive wear resistance properties than other types of laminates. Further, a maximum value of erosion at lower velocity (48 m/s) is also noticed at 45° impingement angle. However, at high velocity of impact 70 m/s and 82 m/s, the maximum rate of erosion has been shifted from 45° impact angle to 60° impact angle. The alternation of this semi-ductile character to semi-brittle character is evidenced by analyzing the experimental data. Further to justify the mode of erosion, the eroded surface samples were inspected by scanning electron microscope (SEM).     

风沙环境下钢结构涂层的冲蚀摩擦学性能

针对内蒙古中西部地区钢结构体系表面涂层长期遭受风沙环境冲蚀的这一现状,采用气流挟沙喷射法,模拟风沙对钢结构涂层的冲蚀.研究了风沙冲蚀力学参数对钢结构涂层冲蚀率的影响;探讨了涂层冲蚀损伤的摩擦学机理;分析了钢结构涂层的冲击摩擦因数变化规律.结果表明:涂层的冲蚀率均随着冲蚀速度呈指数增长,速度指数n为2.39~2.43;在45°时涂层的冲蚀率最大,90°时涂层的冲蚀率最小,低冲角时的冲蚀率大于高冲角时;涂层的摩擦因数处于0.37~0.42,涂层磨损的Taber指数为81.9×10-3mg/r,涂层的耐磨性较差.涂层损伤的摩擦学机理是:低冲角时的微切削作用或高冲角时的挤压凿削作用造成涂层的损伤占主导,涂层表面微裂纹扩展交叉,以致断裂剥落,造成的损伤次之;涂层冲击摩擦因数离散性较大,且随角度增长呈降低趋势;冲击摩擦因数与冲蚀率随角度的变化并不一致.