WC-Co硬质合金的脆断和粘结相的结构

使用电子探针显微分析和X射线衍射，对WC－Co硬质合金的断口和粘结相进行了较详细地研究，测定了粘结相的相组成和成分，对合金的断口形貌进行了详细研究。对硬质含金脆性机理进行了探讨。     

WC-Co硬质合金的显微结构参数

通过X射线衍射分析 (XRD) ,扫描电镜 (SEM)体视学测量和磁性与密度测试 ,并依据碳化钨(WC)基合金维氏硬度HV与γ相平均自由程λ间的Hall Petch型关系式和HV的“混合物规则”进行验证 ,探讨了两相WC Co硬质合金显微结构参数间的定量关系。结果表明 ,γ相平均自由程λ与WC晶粒邻接度CWC 间存在反向对应关系 ,与γ相体积分数fγ 和WC平均晶粒尺寸LWC 间存在正向对应关系 :λ =1 0 5× 10 - 5·(1-CWC) 3 7=8 74× 10 - 2 ·(f- 1γ - 1) - 0 79·L0 79WC ,说明fγ 和LWC对λ～CWC关系的影响处在测量误差范围内 ,因而用CWC(或λ)、fγ 和LWC中任意两个参数都能准确表征两相WC Co硬质合金的结构特征 ;合金的比矫顽磁力HSC与γ相平均自由程λ间存在定量关系 :HSC=4 0 5× 10 - 7 λ。讨论了用磁性和密度测定值无损鉴定两相WC Co硬质合金显微结构参数的可行性。     

TaC、Cr_3C_2对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

研究了添加：TaC、Cr3C2对WC－10Co合金组织结构和性能影响，讨论了相关机理。结果表明，少量添加TaC（2－m％）、Cr3C2（0．44m％）可导致WC－10Co合金的WC晶粒明显细化’WC邻接度下降，γ相平均自由程减小，但强韧性有所下降；Cr3C2助长WC－10Co合金WC晶粒断续长大；TaC－WC固溶体耐碱蚀性差；合金断口中沿WC—WC品界脆断比例增加，TaC－WC固溶体晶粒倾向于穿晶劈裂。工艺中控制TaC、Cr3C2添加量、确保WC～Cr3C2粉碳化完善以及同时添加TaC、Cr3C2对确保合金材质至关重要。     

影响硬质合金粘结相结构变化的因素分析

用X射线衍射分析（XRD）研究了Co及WC－Co硬质合金粘结相的相变行为。结果表明，在纯Co和Co粘结相从fcc向hcp结构的转变过程中，机械应变和由多次热循环效应引起的热应力、应变是重要的诱发因素。但添加稀土元素能够抑制RE－Co和RE－Co粘结相向hcp结构转变。     

含碳量对WC-13Co硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备了不同碳含量的WC-13Co细晶粒硬质合金。采用X射线衍射、SEM、自动钴磁仪、矫顽磁力测量仪等分析方法,研究了含碳量对细晶粒WC-13Co硬质合金表面组织及性能的影响。结果表明,随着含碳量的增加,合金中石墨相逐渐增多,WC颗粒长大;烧结后含0.2%C的WC-13Co硬质合金只存在(WC+γ)相,抗弯强度达到最大值3 730 MPa,断口中存在很多韧窝;随着碳含量的增加,合金的硬度下降,矫顽磁力降低,而磁性钴含量不断升高,但均小于原始钴含量。     

硬质合金热处理机理研究

通过对YT14（WC－TiC－Co合金）、YG15（WC－Co合金）两种合金热处理前后其粘结相、硬质相、应力状态等方面的分析研究，结果发现，合金热处理后，粘结相中Co含量增加，马氏体相变得到抑制，碳化钨晶粒邻接度下降，同时，还改变了合金内部的应力状态。作者从多方面阐述了热处理的强化作用。     

用喷雾转化法制备的纳米晶粉末烧结的WC—10Co硬质合金的力学性能

研究了纳米晶WC－10Co硬质合金的力学性能和显著结构。这种纳米晶WC－10Co硬质合金粉末是将含有偏钨酸铵（AMT）和硝酸钴的溶液喷雾干燥制得的纳米晶前驱体粉末再经过还原和碳化制备的。直径约100nm的WC粉末与Co炽结相混合均匀，并在1毫乇压力和1375℃下进行烧结。为了与纳米晶料WC－10Co的显微结构和力学性能相比较，将直径范围为0．57－4μm的工业用WC粉末与Co粉混合，并在与纳米晶粉末相同的条件下进行烧结，在纳米晶WC－10Co硬质合金中加入不同量的TaC、Cr3C2和VC作为晶粒长大抑制剂。为研究WC－10Co硬质合金中Co粘结相的显微结构，以WC－10Co硬质合金烧结温度下制备了Co-W-C合金。WC－10Co硬质合金随着WC粒度的减小而增加的硬度因而符合霍尔－佩奇型关系式。WC－10Co硬质合金的断裂韧性随着Co粘结相的HCP（密排六方相）／FCC（面心六方相）比的增大（由于HCP／FCC相引起的）而提高。     

WC—Co硬质合金的硬度、晶粒粒度和平均自由程的半经验关系

本文测量了几种性能优良的WC－Co牌号（总共23个）的维氏硬度。这些试样的平均晶粒粒度范围为0.6μm-50μm，钴含量为6％－50％，并获得了WC－Co合金的硬度，WC晶粒度和Co相平均自然程之间的一个经验公式。作者发现此经验公式非常适合计算所测量的硬度。然而，对照其他研究者们的结果，当硬度值超过1500HV时，此公式重现性并不令人满意。假设WC－Co合金的塑性变形始于WC－WCcadmuk，而且颈部的横截面长度与WC平均晶粒的平方根成比例，然后根据此假设推导出一个理论模型。根据这个模型得出的结论与通过经验公式得出的结论完全一致，由于用这个经验公式没有重新出现其他其他研究者得出的高硬度值，因此，引进半经验这个术语来修正这个模型，使其数据得到很好的拟合。     

在脉冲等离子喷涂WC—Co时脉冲能量对涂层微细结晶结构的影响

用脉冲等离子喷涂法在钢和铝基体上制取了WC－Co硬质合金涂层,用X射线照相法研究了其相成分,并计算出亚结构特性与脉冲能量的关系,查明,脉冲等离子喷涂的WC－Co涂层的亚结构参数明显依赖于脉冲能量的大小和基体材料。     

添加钌、锇、铼的烧结硬质合金

研究了用钌、铼和锇合金化的WC－Co烧结硬质合金的结构和物理力学性能。查明，合金元素可在粘结剂中生成Co(Ru,W,C）、Co(Re,W,C）和Co(Os,W,C）固溶体，其显微硬度和弹性模量均高于Co(W,C）合金固溶体。钌、铼和锇可降低钴相的堆垛层错能，并可促进钴的立方晶型向六方晶型的多晶转变，从而引起粘结相弥散强化。在WC－Co合金中加入钌、铼和锇可提高其硬度、抗弯强度和抗压以及屈服点。列举了用贵金属合金化的WC－Co硬质合金在加工中合金和高合金钢时成功应用的实例。     

WC—Co硬质合金中Co—W—C化合物的X射线测定法

根据烧结过程中W和Co元素的质量守恒,推导得到烧结WC-Co硬质合金中WC和η_1相(W_3Co_3C)含量间的关系式,进而导出WC相和η_1相的关系系数K_(wc)_η(相对K值)表达式,从而建立了一种用X射线法测定WC-Co合金中缺碳的M_6C型和M_(12)C型Co-W-C三元化合物含量的方法。     

WC-Co系硬质合金Co相的熔点

用差热分析（DTA）方法研究WC－Co系列硬质合金已相的熔点．研究发现九种WC－Co系列合全具有几乎相同的Co相熔点,其平均值为1372．80℃。Co相的熔点与合金的含Co量无关,取决于WC在Co中的溶解度,相应取决于烧结温度。     

TaC含量对WC-9Co粗晶硬质合金显微组织和力学性能的影响（英文）

采用热等静压烧结和气淬工艺制备6种不同TaC含量的WC-9Co粗晶硬质合金。利用扫描电镜,能谱仪、X射线衍射等方法研究TaC含量对WC-9Co粗晶硬质合金显微组织、Co中Ta和W含量的影响,并对合金的力学性能进行测试和比较。结果表明:当TaC添加量为0.4%时,WC晶粒生长被明显抑制,WC-9Co的硬度和强度达到最大值,分别为HV 1124和2466 MPa。当TaC添加量超过0.6%时,WC晶粒不再进一步减小,合金显微组织中出现(W,Ta)C相;而且随着TaC含量的增加,合金的强度和韧性提高,同时Co中的(Ta+W)含量下降。这表明,对于具有正常WC+γ组织的粗晶WC-TaC-9Co合金,降低Co中的(Ta+W)含量有利于提高其力学性能。     

等离子体熔炼法制取WC—Co粉末

据稀有金属网于1995年No1报导，北京有色金属研究总院最近研制成功用等离子体熔炼法制取WC－Co硬质合金粉末。传统的制取方法是要长时间的破碎研磨，工艺冗长复杂。此新工艺可直接得到不同粒度的粉末，可按需要制得不同山含量硬质含金粉末，粉末的氧含量低，一般为0．1～0．15％。由该粉末的制成的合金经磁饱和强度和X射线衍射分析表明。WC－Co的合金化程度比国内同类产品要高。金相分析表明WC的粒子表面Co层分布均匀。该粉末的粒形呈／球形或者椭圆形，流动性好；粉末粒径范围为10－80μm。WC－Co粉经等离子体喷涂试验，效果很好，Co…     

WC—Co硬质合金硬度的磁性评估原理

实验结果和理论分析表明 ,基于与合金的显微结构参数和成分的密切对应关系 ,烧结态的两相 WC- Co硬质合金的比矫顽磁力 HSC同γ相平均自由程λγ 和平均硬度 HV间存在确定的对应关系 :HSC=2 .31- 1.5 0 / (1- 192λγ ) ,HV =5 70 4 +2 397/(1- 1.2 3HSC)。根据上述关系式用 HSC测定值能够有效地无损鉴定烧结态两相 WC— Co合金的γ相平均自由程和间接评估平均硬度。导出了一定钴含量 w Co的两相 WC— Co硬质合金的最高抗弯强度σ。TRS所对应的最佳γ相平均自由程λ。γ=3.15× 10 — 7/ (0 .92 0 -w Co)和最佳比矫顽磁力 H。SC=2 .31- 1.5 0 / (1- 0 .10 8/ 0 .892 - w Co)。根据 HSC与 HV和断裂韧性 Kl C及在 λγ 低于 λ。γ 的情况下同 σTRS的定量关系 :Kl C=31.3- 2 7.1HSC,σTRS=4 .5 4× 10 3- 3.93× 10 3HSC,用 H。SC能够有效地间接评估合金的最佳综合力学性能 HV。 、K。l C和 σ。TRS。     

铜合金表面激光熔覆Ni/WC增强Co基涂层组织研究

采用Nd:YAG激光加工系统,在Cu合金上预置粉末激光熔覆了Ni/WC增强Co基复合涂层。利用X射线衍射、扫描电镜和能谱仪等研究了激光熔覆复合涂层组织、增强体颗粒/Co基合金界面结构和WC溶解行为。结果表明,在Cu合金表面以Ni基合金打底过渡,Ni/WC增强Co基复合层、中间过渡层及铜合金基体形成良好冶金结合。随Ni/WC含量的增加,复合涂层中颗粒相明显增加。涂层中WC基本保持原有多角形态,由于Co基合金熔体的浸润,WC被合金化层包裹。当WC含量增加至40wt%,复合涂层中形成了气孔和裂纹,部分WC分解形成Co3W3C,使熔覆层应力增大而出现裂纹。     

两相WC-Ni硬质合金的成分和结构

探讨了两相WC-Ni硬质合金的成分与合金密度和比磁饱和间及WC晶粒邻接度与其他显微结构参数间的定量关系。结果表明,单用磁饱和测定值难以确定合金成分,用密度测定值能精确计算确定牌号的两相WC-Ni合金的成分;用WC晶粒邻接度(或γ相平均自由程)、γ相体积分数和WC相平均晶粒尺寸中任意两个参数都能精确表征两相WC-Ni合金的结构特征,由此可定量评价WC晶粒邻接度对力学性能的影响程度;合金的维氏硬度既可用关于WC相和γ相原位硬度的混合物规则也可用与WC晶粒邻接度的正向对应关系或与γ相平均自由程的反向Hall-Petch型关系式精确表征。     

硬质合金顶锤的组织缺陷和质量评估

列举了人造金刚石生产专用WC－Co硬质合金顶锤材料中的常见组织缺陷,论述了硬质合金材质的评估原理和方法。由于与合金碳含量无关的不均匀分布的组织缺陷严重危害顶锤的使用寿命,而WC－Co合金的饱和磁化强度（Ms、4πσ）与合金碳含量和钴含量间均不存在一一对应关系,因而单用饱和磁化强度测定值不仅难以准确评估顶锤的使用寿命,也难以鉴定合金的碳含量。配合模拟试样的破坏性实验和无损探伤测定不均匀分布的表层组织缺陷,用密度d和比饱和磁化强度4πσ无损测定材料的相组成和相成分、用比矫顽力HSC无损评估断裂韧性KIC则能满意地评估WC－Co硬质合金顶锤材质并预测其使用效果。     

无η相梯度WC-Co硬质合金的微观结构与性能

采用气氛烧结法制备了无η相梯度WC-Co硬质合金,并通过扫描电子显微镜观察渗碳处理前后样品的微观形貌和WC晶粒尺寸,X射线能谱仪测量Co含量的分布,X射线衍射仪分析样品的相结构,显微硬度计测量样品表面、心部的硬度,X射线应力仪测量样品烧结表面的残余应力,钴磁测量仪和矫顽磁力计测量样品的钴磁值、矫顽磁力,对梯度硬质合金的微观结构和性能进行了分析。结果表明,通过渗碳处理可以制备出无η相的梯度WC-Co硬质合金,WC晶粒有长大的趋势,但长大幅度较小;渗碳处理后合金钴磁值增大,矫顽磁力减小;梯度硬质合金的硬度呈梯度分布,表面硬度显著高于渗碳处理前的硬质合金的平均硬度;梯度硬质合金烧结表面的残余应力为压应力,残余应力数值低于渗碳处理前的硬质合金。     

以Ni作粘结剂的硬质合金

对镍取代或者部分取代WC—Co硬质合金中的粘结相及用镍粘结TiCN金属陶瓷过去已有不少的研究报道和评述。一般认为WC－Ni硬质合金具有与WC－Co硬质合金相同的抗弯强度，但其硬度要低100～200HV。钴相具有较高的加工硬化速度，而镍具有较好的断裂韧性。但是在镍中加入0．5％的铬时，则可得到比钻粘结的合金更高的硬度、抗弯强度和硬化速度。由于WC－Ni合金性能的改进，因此WC－Ni合金不仅用于作稀土磁性材料的压制模，而且在核工业和抗氧化、抗腐蚀等领域也得到了应用。用镍代替30％的钴时，所制得的合金具有更高的延展性，因而可用作…