Ce在混合稀土掺杂的硬质合金烧结体表面富集现象的热力学分析

采用混合稀土(以La和Ce为主体成分)-Co预合金粉形式在硬质合金湿磨时直接加入制备了含稀土的低碳硬质合金。用扫描电镜与能谱仪对合金的烧结体表面进行了观察与分析。结果表明,在真空烧结过程中,合金中的稀土La、Ce发生分离,Ce向合金表面迁移,并在合金烧结体表面产生了明显的富集,形成含氧的稀土第三相。本文从热力学方面对这一现象进行了解释。     

Cr-RE共掺杂WC-Co合金烧结体表面RE_2S_3和RE_2O_2S相的原位形成(英文)

采用扫描电镜、能谱仪以及X射线衍射仪对具有WC+β(β为钴基粘结相)两相结构的WC-11Co-0.71Cr3C2-0.06RE(RE为含La、Ce、Pr、Nd的混合稀土)硬质合金烧结体表面进行观察与分析。结果表明,在烧结过程中合金中的La、Ce、Pr、Nd通过定向迁移与烧结炉内气氛中的S、O等杂质元素结合,在合金烧结体表面形成RE2S3(主)和RE2O2S(少量)弥散相。从合金中Cr3C2的热力学稳定性、Cr在Co中的溶解度特性以及稀土原子激发等3个方面,对稀土迁移活性的激发机制和稀土原子的定向迁移机制进行分析与讨论。     

传统硬质合金晶粒生长抑制机理面临的挑战及其突破途径

介绍了传统硬质合金晶粒生长抑制机理-吸附机理与溶解度机理所面临的挑战以及硬质合金晶粒生长抑制机理研究的突破途径。指出,VC+Cr3C2+Ln(稀土)新型高效晶粒生长复合抑制剂的开发与V-Cr-Ln自润滑功能基元的最新发现为硬质合金晶粒生长抑制机理研究与功能导向高性能超细硬质合金研发提供了获得重要突破的可能,抑制剂掺杂硬质合金烧结过程中合金组元之间的溶解与界面偏析协同行为研究是晶粒生长抑制机理、合金强韧化机理以及稀土掺杂硬质合金服役过程中稀土定向迁移机理研究的关键环节与亟待解决的重要科学问题。同时也介绍了抑制剂掺杂硬质合金烧结过程中合金组元之间溶解与界面偏析协同行为的研究方法与研究意义。     

原位反应合成稀土改性TiC钢结硬质合金的组织与性能

以钛铁粉、纯钼粉、纯铬粉、鳞片状石墨粉、羰基铁粉等为原料,采用原位反应合成的方法制备了TiC钢结硬质合金。采用丁苯橡胶和环烷酸稀土的混合物为成形剂,以引入稀土Ce元素对烧结材料进行改性。采用扫描电子显微镜(SEM)观察了烧结合金的显微组织,并对合金的密度(相对致密度)、硬度、极限抗弯强度进行了检测。结果表明:加入稀土元素后,烧结合金组织中的碳化钛颗粒均匀而细小,合金的密度(相对致密度)提高了3%;抗弯强度达到了1 780 MPa,比未加稀土元素的烧结合金提高了22%左右。因此,在原位反应合成中,稀土元素能够显著细化合金的组织并提高了烧结材料的性能。     

微波烧结硬质合金工艺的升温速度分析

研究WC-11.5Co硬质合金的微波烧结工艺以及升温速度对合金致密度、显微组织、硬度(HRA)的影响.结果表明,微波烧结能够快速制备高致密度、高硬度的硬质合金;在10.4～61.9 ℃/min范围内,升温速度对合金组织和性能未产生明显影响,硬度(HRA)在88.5～89.5之间,高于常规烧结的87.6和牌号为YG11C产品的硬度指标.     

添加VC与Cr_3C_2对超细晶硬质合金烧结过程的影响

系统研究晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2对WC-8%Co超细晶硬质合金烧结过程中收缩率、相变温度和晶粒长大的影响。研究表明,WC-8%Co超细晶硬质合金的烧结收缩和致密化过程主要发生在固相烧结阶段,在液相出现前,合金的致密化程度已达到95%。晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2的加入,显著降低了超细晶硬质合金烧结过程中液相出现的温度,且不同程度地阻碍了WC-8%Co超细晶硬质合金烧结过程中致密化的进程和速度。与未加入晶粒长大抑制剂的合金相比,其致密化的进程大约延迟80℃。     

金刚石增强稀土纳米硬质合金复合齿研究

以液相复合—连续还原碳化方法制备的纳米复合WC-Co粉末、共沉淀法制备的Ni-Ce粉末和真空蒸镀W膜金刚石为原料,采用热压活化烧结,在1050℃的烧结温度、70MPa烧结压力、保温(3～5)min烧结条件下,制取了具有良好抗冲击性能和耐磨性的金刚石增强稀土纳米硬质合金复合齿。复合齿基体的维氏硬度HV1≥1800,抗弯强度TRS≥2800MPa,合金晶粒度在(200～400)nm之间,复合齿超硬部分的磨耗比≥80。结果表明共沉淀法制备的Ni-Ce粉末显著降低了合金中微孔和杂质等组织缺陷,大大提高了金刚石增强纳米硬质合金复合齿的整体性能。     

微量稀土对WC-8Ni硬质合金性能的影响

研究了微量稀土Ｙ２Ｏ３及烧结温度对ＷＣ－８Ｎｉ硬质合金的物理机械性能的影响。实验结果表明，适量稀土可使ＷＣ－８Ｎｉ合金的抗弯强度、耐磨性及耐碱蚀性显著提高，烧结温度降低。利用扫描电镜等分析手段对不同温度的未加稀土与加入稀土的ＷＣ－８Ｎｉ合金进行了显微分析比较，得出了较好的工艺条件。     

WC—8（Fe／Ni／Co）R硬质合金的研究

用Ｆｅ、Ｎｉ部分取代ＷＣ－８Ｃｏ合金（牌号ＹＧ８）中的粘结剂Ｃｏ,再添加微量稀土Ｒ制得ＷＣ－８（Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｏ）Ｒ硬质合金,测试了其物理机械性能,研究了粘结剂各种成份比例及烧结温度对硬质合金的影响。结果表明：ＷＣ－８（Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｏ）Ｒ硬质合金的性能可以达到ＹＧ８的性能标准。利用扫描电镜（ＳＥＭ）及Ｘ射线衍射（ＸＲＤ）对其作了显微结构分析,同时探讨了影响ＷＣ－８（Ｆｅ／Ｎｉ／Ｃｏ）Ｒ合金性能的     

微量Y2O3对细晶W-Ni-Fe粉末烧结行为和显微组织的影响

采用喷雾干燥-热还原的方法制备纳米级93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末和微量稀土掺杂的复合粉末,研究微量稀土掺杂对烧结致密化和晶粒尺寸的影响.结果表明:微量稀土掺杂能有效地降低该复合粉末的晶粒尺寸,并能改善粉末的分散度;纳米级复合粉末在1380～1410℃液相烧结可实现材料的近全致密化,比同种成分的传统钨合金的烧结温度降低了120℃左右,合金的相对密度可达99%以上;但微量稀土掺杂对烧结的致密化有一定的抑制作用;同时微量稀土元素对合金的晶粒尺寸的抑制作用主要发生在液相烧结阶段.     

WC-Co硬质合金材料的纳米稀土改性

本文简要综述了哈尔滨工业大学纳米表面工程课题组最近十年来在硬质合金材料纳米改性方面的一些研究成果。稀土对硬质合金性能有明显的改善作用,但大多数研究都是在硬质合金中加入微米级的稀土。纳米表面工程课题组利用纳米材料的小尺寸效应、表面和界面效应等特征,通过向传统的WC硬质合金粉末料中(其中Co的质量分数为8%和11%)加入微量纳米级(50 nm)稀土改性剂进行强韧化改性,分别利用真空烧结和放电等离子烧结得到硬质合金块体。与现有的其它同成分硬质合金对比分析,纳米稀土改性后硬质合金的性能得到显著地提高,达到了既不提高很大成本又能提高使用性能的目的。     

含钇真空熔结NiCrBSi合金涂层组织结构的研究

利用电子能谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等研究了稀土Y对真空熔结NiCrBSi合金涂层化学组成和组织结构的影响。结果表明：稀土Y改变了合金涂层的化学组成、减轻了因碳钢母材中的Fe向合金涂层扩散而造成的“稀释”现象，降低了涂层的Fe含量，基本消除了NiCrBSi合金涂层中的针状相，促进了球状相的析出和细化。含稀土Y的真空熔结NiCrBSi合金涂层还析出了新的第二相Cr7C3和Ni2B。     

Rare Earth Compounds in Cemented Carbides with Trace Rare Earth Additions

The morphology,structure and distribution of the rare earth compounds in the YG8R.YT5R and YT14Rcemented carbides with additions of trace light rare earths were studied with an analytical electron microscope.The particles of the rare earth compounds in these alloys are all spherical and distribute at interfaces betweenthe Co-cement phase and WC hard phase or(TiW)C solid solution,and in the(TiW)C solid solution.In theYG8R and YTI4R alloys,the rare earth compound is RE_2O_3 with a bcc structure,while in the YT5R alloy.the rare earth compound is RE_2O_2S with a hcp structure.     

Effects of rare earth addition on sintering process and dielectric property of cordierite based glass-ceramics

The effects of rare earth oxide on the sintering and dielectric property of cordierite-based glass-ceramics with non-stoichiometric composition prepared by quenching of molten droplets were investigated. The results show that the addition of rare earth oxide can lower the sintering temperature of cordierite glass-ceramics, improve the densification process and obviously reduce sintering activation energy. It is found that the densification of cordieritebased glass-ceramics is a liquid phase sintering process. The dielectric constant of the sintered compacts enhances with the increase of the density. When the sintering temperature is identical, the rare earth addition is found to have a noticeable effect on the dielectric loss of glass-ceramics. The properties of the glass-ceramics containing rare earth oxide appear to be correct for low firing temperature substrates.     

Al_2O_3短纤维/ZA22合金复合材料凝固的方式及组织

采用扫描电镜及能谱仪等测试手段研究了挤压铸造Ａｌ２Ｏ３短纤维增强ＺＡ２２合金复合材料的凝固方式及组织特征。结果表明：在该复合材料中,短纤维呈准二维随机分布,ＺＡ２２合金基体初晶在纤维间隙中生核长大,纤维周围被低熔点物质环绕。压力、纤维及稀土铈的存在均使ＺＡ２２合金组织细化。在复合材料制备过程中,纤维预制块对大块稀土化合物或其它杂质有阻挡作用。     

La-TZM合金板材制备及其氧化行为

采用粉末冶金法,在TZM合金的基础上,固-液掺杂稀土元素La,且以有机碳源硬脂酸替代传统的石墨粉引入C元素,经混料、压制成形、高温烧结、热轧、温轧、冷轧等工艺制备La-TZM合金板材。将La-TZM合金板材分别在300、450、600、800、1000℃进行高温氧化实验,通过质量损失率、差热分析等实验方法研究其氧化行为。研究表明:La-TZM合金板材的抗拉强度为1361.74 MPa,伸长率为8.81%,较传统的TZM合金均有显著提高。La-TZM合金板材纤维组织细长,组织致密;第二相细小且分布均匀。其细小的氧化镧及第二相颗粒钉扎在晶界,生成的氧化物会在基体表面形成致密氧化物覆盖层,可以有效地阻碍氧向基体的侵入,表面不易氧化,从而使TZM合金的抗氧化性能提高,扩展了TZM合金的使用温度范围。     

钛纤维增强镁锡合金的研究

研究了稀土元素La对浸渗制备的钛纤维增强镁锡合金质量的影响。结果表明,钛纤维增强镁锡合金的力学性能随钛纤维含量的增加而增加。而增加的程度与稀土元素La的含量有关,当稀土含量达到0.2%(质量分数)后,钛纤维增强镁锡合金的效果得到明显提高。     

添加0.5%富铈混合稀土AZ91D镁合金半固态组织的形成

半固态浆料的固相颗粒尺寸、形态和分布主要取决于熔化过程中液相的形成与演化过程。采用添加0.5%富铈混合稀土来改善AZ91D镁合金的铸态组织,研究在半固态等温热处理中的组织演变以及非枝晶组织制备与控制的机理。结果表明:稀土合金化处理可促进初生相在等温热处理过程中由枝晶向粒状晶的转变,可获得更加细小、均匀的球状固相颗粒,并且其粗化速度较慢。半固态等温热处理过程中,整个系统处于熔化和结晶的动态平衡,铸态组织中枝晶根部高溶质浓度区或系统的温度、浓度起伏是固相颗粒内液相形成的内在和外在条件。     

Influence of alloy ingredients on mechanical properties of ternary boride hard alloy clad materials

Using Mo, B-Fe alloy and Fe powders as raw materials, and adding C, Cr and Ni ingredients, respectively, or C, Cr and Ni mixed powders, ternary boride hard alloy clad materials was prepared on Q235 steel substrate by means of in-situ reaction and vacuum liquid phase sintering technology. The influence of alloy ingredients on the mechanical properties of ternary boride hard alloy clad materials was investigated. The results indicate that a mixture of 0.8% C, 5% Cr and 2% Ni ingredients gives a ternary boride hard alloy clad material with optimal mechanical properties, such as high transverse rupture strength, high hardness and good wear resistance.     

钨丝／Zr基金属玻璃复合材料的界面反应与扩散

采用渗流铸造工艺制备了钨丝增强不同Nb含量的Zr基金属玻璃复合材料，利用X-Ray衍射、扫描电镜以及电子探针考察了复合材料界面反应和界面扩散情况，研究了基体合金中的Nb含量对复合材料界面反应和界面扩散的影响。结果表明：对Zr55Al10Ni5Cu30基复合材料，渗流时，钨丝与液相中的Zr发生界面包晶反应，生成W5Zr3界面相，并使界面位置向液相方向移动。在Zr55Al10Ni5Cu30合金的基础上添加Nb，发现Nb优先在钨丝界面偏聚，降低了Zr在钨丝界面的偏聚和活度，抑制钨丝与液相中的Zr包晶反应的发生，没有生成W5Zr3界面相，界面处只存在简单的扩散层。同时发现Zr元素在钨丝中的扩散系数降低，此时界面位置向钨丝方向移动。