WC-Co硬质合金微观结构随机分布模型与弹性性能预报

基于“随机法”构建了WC-Co硬质合金微观结构的二维参数化模型,使用移动窗口法确定了微观结构代表性体积单元的尺寸,通过有限元模拟拉伸实验计算了材料的弹性性能.该模型考虑了微观结构的拓扑参数,反映了微观结构中平均粒径、长径和短径、形心位置和取向角分布的随机性特征,并实现了Co相的体积分数的控制.结果表明,采用移动窗口法确定的代表性体积单元包含约120个晶粒;在拉伸实验中晶粒形状及其位置分布对各向异性的影响较小.弹性性能模拟结果和采用Golovchan模型计算及实验结果吻合较好,从而验证了该方法能够有效预测WC-Co硬质合金的弹性性能.     

WC粒度分布对WC-Co硬质合金力学性能影响的模拟分析

本文旨在建立基于WC-Co硬质合金真实微观组织的力学性能预测有限元分析方法,进而分析WC颗粒粒度分布对微区变形和力学行为的影响。实验设计和制备了具有Co含量相同,WC晶粒分布均匀和非均匀的两种WC-Co硬质合金,并进行维氏硬度测试和用SEM进行组织观测。通过对合金组织的SEM形貌照片进行WC颗粒边界的重构,建立WC和Co两相真实组织的二维有限元模型。通过有限元模拟对两种合金的弹性模量、泊松比和强度等力学性能进行预测和微观变形机理分析。有限元模拟结果表明均匀合金强度高于非均匀合金,与实验测试的硬度所揭示的规律相吻合。对微观变形机理分析揭示了均匀合金应力分布更均匀是强度较高的主要内在机理,而WC/WC邻接界面的应力集中是弱化力学性能的主要机制。     

原始WC粉末粒度组成对超细硬质合金组织及性能的影响

分别采用两种工艺制备的Fsss粒度相近的WC粉末为原料,在不同球磨时间下制备WC-10%Co-0.3%Cr_3C_2-0.5%TaC试样于1 450℃下烧结,对比两种合金的微观结构和常规性能。结果表明:采用粒度分布较窄、不含WC团聚颗粒的WC粉末为原料,经10 h球磨就能得到微观组织结构均匀的超细硬质合金;采用粒度分布较宽、含有大量WC团聚颗粒的WC粉末为原料,需要50 h球磨才能得到微观结构较为均匀的超细硬质合金,球磨时未被破碎的WC团聚颗粒烧结时会长大为WC晶粒团聚体,或者是粗大WC晶粒,会降低合金的抗弯强度值;原始粉末粒度组成对超细硬质合金的矫顽磁力、密度和硬度影响较小。     

中粗WC含量对Ni-Co粗晶硬质合金微观组织及性能的影响

研究了中粗WC含量对Ni-Co粗晶硬质合金微观组织与晶粒分布的影响,进而讨论了晶粒分布对硬质合金力学性能的影响。通过金相分析了中粗WC含量对硬质合金晶粒度与邻接度的影响,并利用截线法研究了微观组织的晶粒的分布规律;研究了晶粒度与晶粒分布对磁力、密度及其它力学性能的影响。结果显示,中粗WC晶粒可均匀分布在粗晶WC周围阻碍粗晶与粘结相接触,抑制了粗晶粒的快速粗化,降低了合金平均晶粒度与平均自由程,使晶粒分布逐渐转变为双峰分布;在压力烧结下所有合金的相对密度均在99.5%以上,通过对矫顽磁力的测试分析,验证了微观组织中晶粒双峰分布的准确性;平均晶粒度的降低使合金硬度逐渐增加、断裂韧性逐渐降低;微观组织中超粗晶粒逐渐减少,有利于硬质合金抗弯强度与耐磨性的提高。在Ni-Co粗晶硬质合金中加入部分中粗WC颗粒有利于减少晶粒粗化进而提高耐磨性,加入30%中粗WC颗粒时综合性能最好。     

过渡族金属碳化物在WC-Co硬质合金中的界面偏析与固溶行为

过渡族金属碳化物是最常见的硬质合金微观组织结构与性能调控添加剂,添加剂在硬质合金中赋存状态的研究是WC晶粒生长抑制机理研究的基础,也是硬质合金材料与工艺设计的基础。从基于第一性原理计算的理论研究、基于高分辨透射电镜和原子探针层析法的实验观察分析等2个方面,综述了过渡族金属碳化物在WC/β(钴基固溶体粘结相)相界偏析行为的研究现状。基于过渡族金属碳化物在硬质合金中晶界与相界的偏析行为、在硬质相与粘结相中的固溶行为,讨论了硬质合金中WC晶粒生长机理与晶粒生长抑制机理以及过渡族金属碳化物对硬质合金性能的影响机理,提出了硬质合金材料与工艺设计的建议。     

微量钴对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响

采用Cr3C2、VC掺杂超细WC为原料和无压真空烧结工艺,通过合金微观组织结构的观察与分析,研究了添加质量分数为0.3%的Co对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响。结果表明,微量Co的存在加速了WC的烧结致密化过程,与此同时也导致了WC晶粒明显的各向异性非连续晶粒长大。在上述研究基础上,提出了一种无金属粘结相WC硬质合金的低成本制备工艺,探讨了超细硬质合金中WC晶粒生长机制,提出了超细硬质合金的质量改进建议。     

基于数字图像技术的WC-Co硬质合金横向断裂强度预测

应用数字图像处理技术和MATLAB图像处理工具,对WC-Co硬质合金的WC骨架进行提取,建立微观结构模型并进行有限元分析。依据灰度直方图选取阈值101进行图像二值化处理,选取5×5像素的方形模块对图片进行中值滤波,应用Sobel边缘检测算法得到了与原始数字图片相近的图形边界,经修正和矢量化处理,得到微观结构模型。将微观结构模型导入商业软件ABAQUS建立有限元分析模型,对模型的三点弯曲过程进行数值模拟。计算结果表明:模拟值与实验值吻合较好,可以对硬质合金横向断裂强度作出有效的预测。     

WC-Co硬质合金磨损性能研究进展

WC-Co硬质合金作为重要的耐磨材料,其不同工况下的耐磨性被广泛研究。本文对硬质合金耐磨性的测试方法、耐磨性与微观组织结构之间关系以及硬质合金在测试条件下和实际使用条件下的磨损机理进行了综合评述。WC粒度越粗、粘结相越多,硬质合金耐磨性越差。硬质合金一般存在以下磨损机制:粘结相的挤出与移除,WC颗粒的断裂与破碎,WC颗粒的脱落。矿用硬质合金的失效机制主要有:岩石覆盖层形成,岩石碎片与硬质合金形成混合层,岩石侵入硬质合金内部粘结相脆化与退化;硬质合金内微观裂纹的形成;WC颗粒内微观裂纹的形成;WC颗粒的氧化与腐蚀。     

双峰WC制备的WC-6%Co粗晶硬质合金组织结构与性能关系的研究

本文以WC-6%Co硬质合金为研究对象,通过混合两种不同粒度的WC粉末获得双峰分布的WC粉末原料,研究了两组WC原料比例对WC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响规律,并对不同组织结构硬质合金中的WC晶粒生长、断口形貌进行了分析。结果表明:通过混合不同粒度的WC粉末,可以获得不同组织结构的粗晶WC-6%Co硬质合金,即均匀结构和非均匀结构硬质合金;粗晶WC-6%Co硬质合金中大WC晶粒因具有更大的生长驱动力而更容易粗化,粗大WC晶粒普遍是穿晶断裂;粗细WC晶粒在适当比例条件下,非均匀结构(双晶结构)硬质合金具有比匀晶结构更好的断裂韧性。     

EBSD技术在WC粉末晶粒度测量上的应用

WC粉末是一个复杂的体系,传统的粒度测试方法如筛分法、透气法、激光法、电子显微镜等,都是以粉末的"颗粒度"为检测对象,而难以对其"颗粒度"进行真实的统计。本文在多次实验的基础上,成功的将电子背散射衍射(EBSD)技术应用于WC粉末的晶粒尺寸统计。本实验选取四种不同Fsss粒度的WC样品,应用EBSD技术对其晶粒度大小和晶粒取向进行分析的同时,还与其他粒度测试方法(激光粒度法、X衍射法和SEM截线法)进行对比分析。实验结果表明:利用EBSD技术对粉末进行分析检测,可以通过对WC晶粒取向差分析从多晶颗粒和团粒中分辨出WC晶粒,从而对WC的晶粒度进行真实的统计。     

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.