两步碳化制备纳米WC粉末及其合金性能

研究了两步碳化工艺对氢还原/碳化制备的纳米WC粉末及其WC-Co合金性能的影响。结果表明,WC粉末的晶粒聚集和异常粗大颗粒主要是由于碳化初期钨颗粒因烧结合并增粗,而钨粉碳化不完全主要是由于碳化后期的温度偏低,利用先低温碳化后高温碳化的两步碳化工艺不仅能够有效抑制纳米颗粒烧结合并增粗,而且可以使钨粉充分碳化,得到颗粒细小、均匀,W2C含量极少的WC粉末;采用1120℃碳化加1180℃碳化的两步碳化工艺制备出的138 nm的WC粉末,W2C含量少于0.5%(质量分数),以其为原料制备的WC-Co烧结体显微组织结构均匀,为超细晶硬质合金,综合性能优良,洛氏硬度HRA高达93.7,抗弯强度高达4380 MPa。     

碳化温度对超细WC粉末性能与合金性能的影响

本文探讨了碳化温度对超细WC形貌、粒度、亚晶尺寸等粉末性能的影响和不同碳化温度制备的超细WC粉末对合金强度、硬度、微观结构等合金性能的影响。粉末样品的制备采用钨粉与炭黑的混合物为试验原料,在中频电炉中,分别于1 450、1 480、1 520℃碳化,利用Fsss粒度仪、SEM电镜、马尔文激光粒度分布仪、X射线衍射仪等仪器对粉末样品进行分析检测;制备的粉末样品加入细钴粉按照6%配成合金,采用1 410℃与1 450℃两个烧结温度制备成合金试验样品,测维氏硬度,抗弯强度,用金相显微镜观察合金的组织结构,比较不同碳化温度制备的超细碳化钨在不同的烧结温度下制备的合金性能与组织结构的差异。研究表明:碳化温度对超细碳化钨各项性能及超细合金各项性能有较大的影响,温度在1 480℃以下,单颗粒与单颗粒之间的烧结长大比较微弱,单颗粒内部的亚晶长大也很微弱,但当温度升高到1 520℃,亚晶尺寸有明显升高,粉末结晶更趋完整。低温碳化的超细碳化钨,结晶不完整,缺陷较多,粉末活性高,容易长粗,矫顽磁力降幅较大,造成合金的微观结构不均匀。高温碳化的超细碳化钨在1 410℃烧结制备的合金试样的综合性能与微观结构要优于1 450℃烧结制备的合金试样。     

超细碳化钨制备关键技术及评价方法研究的新进展

从氧化钨原料、钨粉还原、碳化及评价方法等四个方面对超细WC制备关键技术进行综合评述。氧化钨原料的研究重点在于通过改善氧化钨的微观结构,从而提高超细钨粉的分散性和晶粒均匀性;在粒度可控的条件下提高钨粉晶粒生长的完整性,是超细钨粉还原过程最主要的研究方向;改善钨粉的分散性,提高钨粉与炭黑混合的均匀性及接触面积,提高超细碳化钨的结晶完整性并避免形成烧结团聚体是碳化阶段研究的重点;超细碳化钨团聚体微观缺陷分析、EBSD测量超细碳化钨真实晶粒度、合金晶粒度表征超细碳化钨粉末粒度均匀性等是目前超细碳化钨评价方法研究的重点。     

超细碳化钨粉末团粒特性及其对硬质合金晶粒异常长大的影响

选取两批超细钨粉,其中一批粒度分布均匀性较差,团粒较多;另一批粉末粒度分布均匀,团粒少。将两批钨粉在相同条件下进行碳化,制备成超细碳化钨,并分别配制成相同牌号的超细硬质合金,研究碳化钨团粒与钨粉团粒的关联性及碳化钨团粒对合金晶粒异常长大的影响。研究结果表明,碳化钨的团粒继承了钨粉团粒的基本特征,碳化过程会使团粒烧结致密化,钨粉、碳化钨粉团粒内部晶粒极细、结晶不完整、缺陷多。湿磨过程可以将碳化钨的团粒完全破碎分散,但是会生成大量活性高、结晶不完整、缺陷较为严重的纳米粒子,降低了粉末的均匀性。超细硬质合金晶粒异常长大与碳化钨的团粒有直接关系,碳化钨团粒中结晶不完整的碳化钨粒子是导致合金晶粒异常长大的主要原因。     

“圆形”WC晶粒的硬质合金

圆形WC晶粒是由原生球状金属钨粉获得的。在碳化过程中，晶粒保持其圆形粉末颗粒形状。原始WC、钴和晶粒长大抑制剂（VC和，或Cr3C2）通过球磨混合，以此均匀分布粘结剂，使最终得到的合金无残余孔隙度。球磨后，研磨介质蒸发，粉末混合物在Turbula混合器中成团。     

Co掺杂对粗颗粒、特粗颗粒WC粉末粒度与微观形貌的影响

以粗颗粒与特粗颗粒W粉为原料,研究了Co掺杂对粗颗粒与特粗颗粒WC粉末粒度与微观形貌的影响。结果表明,Co掺杂有利于WC粉末Fsss的提高与游离碳的降低,有利于得到单晶WC粉末。当Co掺杂量为w(Co)=0.035%时,WC粉末颗粒与晶粒形貌发生巨大变化,WC晶粒的结晶完整性明显改善,呈现明显的生长台阶与生长平面,但特粗颗粒WC粉末颗粒形貌的规则度较粗颗粒WC粉末的低。当碳化温度由1900℃提高到2000℃后,Co掺杂特粗WC颗粒表面出现大量WC纳米颗粒依附物。     

WC粉末特性对超细晶硬质合金烧结敏感性影响的研究

选取3种不同厂家生产的08型WC粉作为原料,以相同的工艺路线制备WC-6%Co硬质合金样品。通过对WC原料粉末杂质含量、粒度、物相、显微形貌、晶粒尺寸和晶格参数详细分析以及不同温度烧结后合金显微组织、WC晶粒夹粗数量和WC平均晶粒度表征,探究WC粉末特性对合金烧结敏感性的影响。研究结果表明,采用颗粒尺寸分布均匀集中、亚晶尺寸大,结晶性完整以及晶格常数与标准值差异较小的WC-C粉末作为原料可以有效的降低合金的烧结敏感性。当烧结温度从1 410℃升高到1 450℃,WC-C制备的合金中WC晶粒夹粗数量增幅较小,且WC平均晶粒度无明显变化维持在0.48μm,同时WC碳含量在6.17%～6.21%波动时,对合金中的WC晶粒夹粗影响亦相对较小。     

氧化钨的形貌结构对纳米WC粉末均匀性的影响

研究了在传统氢还原工艺制备纳米碳化钨粉末过程中不同氧化钨的形貌结构对纳米W/WC粉末均匀性的影响,并对粉末及其WC-Co烧结体的性能进行了表征。结果表明,用具有疏松、多孔形貌结构的细小氧化钨颗粒更容易制备出结构较疏松、分散性较好的纳米W粉和WC粉。晶粒聚集和异常粗大颗粒的产生,主要与碳化过程中团聚纳米钨粉颗粒因烧结合并增粗有关。     

超细硬质合金烧结过程中WC晶粒三维形貌的变化

采用粉末冶金工艺制备了无晶粒生长抑制剂和添加晶粒生长抑制剂VC的WC-6.5%Co超细硬质合金。利用JSM5600LV扫描电镜观察不同烧结温度条件下制备试样的WC晶粒三维形貌。结果表明:在烧结温度为1 360℃到1 500℃范围内,无晶粒生长抑制剂的合金中,WC晶粒的形貌会从多面体演变为截角的三棱柱;添加晶粒生长抑制剂的合金中,WC晶粒的形貌会由层状结构转变为尖角三棱柱结构。晶粒生长抑制剂的添加,不仅减缓了W/C的溶解-析出过程,而且改变了W/C原子的析出方式。WC晶粒的各个晶面生长速率不同,引起了其晶体三维形貌的变化。对于添加抑制剂的合金来说,在较低温下烧结并延长保温时间不能使晶粒形貌发育充分,只有提高烧结温度,WC晶粒才能发育成完整的尖角三棱柱。     

碳化配碳量对粗颗粒WC粉末形貌及WC-8%Co合金性能的影响

粗颗粒WC在球齿、冲压模具材料等抗冲击性能要求高的行业应用广泛,其形貌、微观结构对制备的合金性能具有举足轻重的作用,而这些又与碳化时的配碳量、温度息息相关。本文探索了碳化配碳量对WC粉末形貌的影响,同时对比了由这些WC粉末制备的WC-8%Co(质量分数)硬质合金性能。结果表明:碳的质量分数为6.04%时,碳质舟皿会向粉体中补碳,使得WC总碳质量分数仍可达到6.12%,相比舟皿表面的WC,舟皿芯部的WC的结晶不完整且含有更多的W2C相;碳的质量分数为6.13%时,WC结晶完整且不受舟皿位置的影响。碳化配碳量6.04%的WC所制备的合金,其金相组织中细小WC晶粒多、硬度和抗弯强度高但断裂韧性较低。     

胫骨生物陶瓷复合材料的微结构增韧机理

扫描电镜观察显示胫骨是一种由羟基磷灰石和胶原蛋白组成的自然生物陶瓷复合材料.羟基磷灰石具有层状的微结构并且平行于骨的表面排列.观察也显示这些羟基磷灰石层又是由许多羟基磷灰石片所组成,这些羟基磷灰石片具有长而薄的形状,也以平行的方式整齐排列.基于在胫骨中观察到的羟基磷灰石片的微结构特征,通过微结构模型分析及实验,研究了羟基磷灰石片平行排列微结构的最大拔出能.结果表明,羟基磷灰石片长而薄的形状以及平行排列方式增加了其最大拔出能,进而提高了骨的断裂韧性.     

面向零件形状的计算机图形库的开发

论述了CAD技术中参数化设计的三种建模方法，重点介绍了基于特征的参数化建模原理。在此基础上，分析机械设计中的机构结构，归纳出其零件的几何特征构成。设计了机构CAD图形库，并提出了该图形库生成步骤和人机交互界面。     

FeCrAIW电弧喷涂层组织的致密化研究

采用激光辐照对FeCrAlW电弧喷涂层的组织进行致密化处理,借助扫描电镜和X衍射对涂层的组织进行了分析.测试了涂层的显微硬度.结果表明:涂层组织致密度提高,孔隙率明显降低.随着激光扫描速度的增加,涂层的显微硬度降低.在较低的扫描速度下,涂层与基体之间形成互熔区,涂层与基体之间产生良好的冶金结合.     

钢材打捆机控制系统智能化技术的研究

钢材打捆机是一种用于轧钢精整工艺的新型自动化设备，其控制系统基于SiemensS7 PLC和TP7触摸屏。系统的智能化技术主要包括：液压高低压自动控制、在线监视、离线故障检测、多台设备协同工作、可视化人机交互技术。本文描述了这些技术的原理与实现方法。     

Ab-initio calculation of enthalpies of formation of intermetallic compounds and enthalpies of mixing of solid solutions

A large number of ab-initio calculations of energies of formation of intermetallic compounds have been performed in the last 15 years. The currently used methods are listed. The paper presents a review of the aluminium based compounds which have been studied. Comparisons of calculated and experimental enthalpies of formation are provided for aluminim-3d and-4d transition metal alloys at equiatomic composition. The modelling of the enthalpies of mixing of solid solutions based on a given lattice is described.     

Features of formation of the structure in production of blanks of disks of heat-resistant nickel alloys

Conclusions To provide a high level of mechanical properties in wrought blanks of cast ÉP741NP and ÉP962 alloys it is necessary to form controlled structures. A necklace-type structure formed in homogenizing isostatic treatment, subsequent thermomechanical working including alternation of the operations of deformation in the (+)-area and recrystallization anneals, and final heat treatment is preferable. The temperature conditions of all stages of thermomechanical working are strictly controlled, especially the final operation of deformation and heating for hardening. To eliminate hardening cracks and distortions it is necessary to use molten salts at t=600°C as quenchants. The use of multiple production operations makes it possible to significantly reduce the structural inhomogeneity related to inhertance of the original dendritic structure. However, the structure of the final semifinished product is nevertheless characterized by a difference in occurrence of the processes of polygonization and recrystallization between the former dendritic cells and the interdendritic spaces in deformation and heat treatment.To obtain structurally homogeneous blanks for gas turbine engine parts it is necessary to use basically new methods of remelting such as vacuum double electrode remelting and electron beam remelting with an intermediate vessel.Translated from Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, No. 12, pp. 25–29, December, 1991.