Cr在金刚石工具胎体材料中的作用

采用金相显微镜、SEM、EPMA及XRD等手段分析了Cr在常用胎体材料中的扩散反应及Cr对胎体材料粘结金刚石的影响。结果发现：在82℃短时热压条件下,Cr在钴-青铜系和Fe-青铜系胎材料中分别形成了8-20μm和4-10μm厚的扩散层;成分分析表明Cr在α-Fe、γ-Co和α-Cu中的溶解度依次减少;Cr显著强化了胎体材料,但它并没有明显改善胎体材料与金刚石的粘结状态。     

W对热压烧结铁基金刚石工具胎体组织性能的影响

采用机械合金化方法制备的铁基预合金粉作为主要结合剂,以金属w(W)0%~6%为添加剂,通过热压烧结方法制备金刚石工具胎体和金刚石/胎体材料,研究了W对胎体及金刚石/胎体复合材料密度、硬度、抗弯强度、把持能力和显微组织的影响。结果表明:W和金刚石的添加对热压烧结胎体及金刚石/胎体复合材料密度影响不大,随W的添加量增加,胎体硬度增加;W的添加,能够提高胎体对金刚石的把持能力,但随W含量的进一步增加胎体对金刚石把持力下降;W以颗粒形式弥散分布于Ni、Fe、Co骨架相附近或内部,少量分布于粘结相内部,使胎体显微组织细化和均匀化,胎体断口出现W颗粒脱嵌和穿晶解理。     

金属基金刚石工具的研究

研究了不同金属胎体材料的性能以及在胎体材料中，添加碳化物形成元素和ＷＣ对性能的影响。试验表明，以钴、镍金属为主成分的胎体材料是制造高硬花岗岩金刚石工具的好材料，适量添加ＷＣ可提高胎体的硬度、抗弯强度及耐磨性。     

Cr元素对Diamond/Cu复合材料界面结构及热导性能的影响

采用预制件制备,压力浸渗金属工艺制备Diamond/Cu复合材料,分析了Cu基体合金化及金刚石颗粒表面金属化情况下,Cr元素对复合材料界面结构和热性能的影响。结果表明,Diamond/Cu-Cr复合材料中金刚石与Cu-Cr合金界面结合良好,Cr元素在界面处发生富集并与金刚石反应生成Cr3C2,其界面结构为金刚石-Cr3C2-富Cr的Cu-Cr合金层-Cu-Cr基体,复合材料的热导率达到520W.m-.1K-1;Diamond-Cr/Cu复合材料中金刚石表面金属化Cr层在熔渗过程中与Cu互扩散,促进界面结合,形成金刚石-Cr3C2层-纯Cr层-Cu-Cr互扩散层-Cu的界面结构。与Diamond/Cu-Cr复合材料相比界面处增加了Cr层,材料的热导率仅为279W.m-1.K-1,但均高于Diamond/Cu复合材料的热导率。     

稀土预合金粉在金刚石工具胎体中作用的微观机制

通过在金刚石工具胎体中添加La-Ni预合金粉,利用扫描电镜对工具胎体的微观结构分析发现,稀土合金粉的适量加入可减少胎体中的孔隙,并使氧化物夹杂细小,圆化;La向Ti元素迁移,并向金刚石与金属基体界面偏聚.经X射线衍射分析发现,合金粉中的活性La能够还原Ti颗粒表面的氧化物薄膜,提高了Ti的活性,从而促进了Ti和金刚石的反应.证实了稀土对胎体材料具有催化活化和净化金刚石与金属基体界面等作用,提高了胎体材料对金刚石的粘结性能.     

金刚石/铜复合材料界面结合状态的改善方法

电子封装用金刚石/铜复合材料中金刚石颗粒与基体纯铜的界面不润湿,界面结合状态差。通过引入碳化物形成元素Cr,Ti,B等来改善两者界面结合状态,结果表明在铜基体中加入碳化物形成元素制备的复合材料比涂覆碳化物形成元素后金刚石颗粒制备的复合材料界面结合紧密,热导率高。而另一种改善界面结合状态的方法是在此基础上增大金刚石与基体之间接触面积。对比品级差异较大的破碎料金刚石与六八面体金刚石制备的复合材料的热导率性能发现,破碎料金刚石表面积的增大有利于更充分的发挥金刚石的导热性能,且原材料成本大大降低,此类材料也将有一定的应用空间;而针对细颗粒金刚石通过表面腐蚀方法来增大表面积,预计制备的复合材料热导率也会有不同程度地提高。     

W对自由烧结型铁基金刚石工具胎体性能的影响

以专用于自由烧结型金刚石工具胎体的亚微米级铁基合金粉末为主要结合剂,添加金属W(添加量为0~12%,质量分数),采用自由烧结工艺制成金刚石工具胎体和金刚石/胎体试样,对胎体进行力学性能测试和断口形貌分析,并用金刚石工具进行磨削试验。结果表明,随W含量增加,胎体的相对密度及强度均下降;添加6.0%W可明显提高胎体对金刚石的把持能力,并提高胎体硬度,但随W含量进一步增加,把持能力下降,同时胎体硬度降低;W在胎体内虽然可生成强碳化物,但在自由烧结过程中起不到强化胎体的作用,反而降低胎体的韧性,尤其是当胎体中添加12.0%W时,胎体内孔隙明显,强度大幅下降;与不添加W的胎体相比,添加8.0%W时,虽然金刚石工具的锋利度有所下降,但耐磨性提高。     

稀土元素镧在金刚石工具胎体材料中的作用机理研究

研究了稀土元素镧对包镶金刚石颗粒的胎体机械性能、磨损性能及其对金刚石粘结性能的影响，确定了以ＬａＮｉ５合金粉末的形式添加稀土镧的方法，利用扫描电子显微镜分析了添加稀土镧前后胎体的组织结构变化、合金胎体中的元素分布情况以及胎体与金刚石之间的界面形态。     

Co和Cr3C2对硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了三种不同Co和Cr3C2含量的硬质合金材料。在常温下分别测量了材料的晶粒度、硬度和抗弯强度,并通过SEM照片等对材料的金相显微组织、断口形貌进行分析。结果表明:硬质合金中粘结相Co含量增多,其硬度下降,抗弯强度升高;微量碳化物Cr3C2在硬质合金中起到细化晶粒的作用,在高钴硬质合金中添加微量碳化物Cr3C2,能使材料具有高硬度、高抗弯强度的良好综合性能。     

硅—钛—硼掺杂金刚石烧结过程的研究

采用x射线衍射分析和透射电镜观察,研究了硅-钛-硼掺杂金刚石在烧结过程中各物相的反应。随着烧结温度的升高,硅、钛分别与金刚石表面石墨化的碳反应生成SiC和TiC,硅与钛反应形成TiSi_2。在1500～1600℃,TiSi_2发生分解,新生的硅和钛与金刚石表面剩余的石墨反应生成相应的碳化物。通过金刚石颗粒间的碳化物的烧结,将金刚石粘结起来。     

金属-金刚石的粘结界面与金刚石表面的金属化

研究了在铜基合金中添加强碳化物形成元素,在液相下通过与金刚石表面的界面反应而改变了金刚石与合金的界面形态,从而实现合金对金刚石的粘结。进一步提出了金刚石表面金属化的模型和技术途径。这种表面金属化的金刚石颗粒具有一般金属颗粒的可烧结性、可焊接性及表面可导电(可电镀)性。强化了粉末治金或电镀金属基体对金刚石颗粒的粘结力,可大幅度提高金刚石工具的水平。     

DT碳化钨钢结硬质合金显微组织结构的研究

通过对DT合金各相的成份、形貌、结构特点的观罕及热处理工艺对其影响的分析,揭示出该合金的显微特征,并就进一步提高合金性能从理论上进行了初步探讨。碳化钨相与基体相在加热到高温时发生相互溶解和扩散。各元素的分布有一定的规律。扩散的结果强化了两相的结合。碳化钨相存在溶解、析出和长大倾向不同的两种颗粒,它们的形貌和成份均不同,一种是W向基体扩散较多、外形已明显"球化"的颗粒;另一种是W向基体扩散较少,外形尚未明显"球化"的颗粒。通过比较认为:若能使合金中碳化钨相颗粒实现"球化,"可能有利于提高性能。固溶有其他元素的碳化钨相仍保持WC的结构类型,但晶格常数大于WC,而且随回火温度提高,晶格常数a和c减小。     

添加W/Cr和WC/Cr3C2对铁基金刚石锯片性能的影响

以Fe-30%Cu(质量分数)合金粉末、单质Sn粉和Cu粉的混合粉末为基体,分别用W/Cr/Ni混合粉末和WC/Cr3C2/Ni混合粉末作为添加剂,制备金刚石锯片胎体材料,并利用加压烧结方法制备金刚石锯片。分析胎体材料的致密度、组织结构和力学性能以及金刚石锯片的切割性能。结果表明:胎体中添加Ni-W/Cr或Ni-WC/Cr3C2后,硬度、冲击韧性和抗弯强度最大增幅分别达到19.2%、11.7%和6.9%,致密度由96.50%降至93.1%～94.8%;胎体材料中添加2.44%W和2.44%Cr(体积分数)的金刚石锯片具有最优的干切性能,磨耗比和切割速率分别达到105.3 m/mm和1.66 m/min;添加4.36%WC和0.67%Cr3C2(体积分数)的金刚石锯片具有最优的湿切性能,磨耗比和切割速度分别达到109.6 m/mm和2.17 m/min。     

Effects of alternating magnetic field on hardness of W6Mo5Cr4V2 high- speed steel cutting tool

In order to study the effect of alternating magnetic field on the hardness of W6Mo5Cr4V2 high- speed steel cutting tool, the influence of different magnetic field frequency and magnetic time on the hardness of high- speed steel cutting tool was studied by the self- made magnetized experiment platform, using the Origin software to draw a magnetic hysteresis curve of W6Mo5Cr4V2 materials, the magnetization of ferromagnetic materials was further analyzed. The experimental results show that: under the low frequency magnetization condition of the magnetization parameter of 10Hz, the hardness of high speed steel cutting tool improves 4. 58HRC; the rate of hardness change at magnetization time of 30s is 4. 54% higher than that at magnetization time of 120s; alternating magnetic field processing can improve the dispersion carbide content of the tool, reinforce materialistic matrix, improve the hardness of high speed steel tool.     

Reaction layer formation at the graphite/copper-chromium alloy interface

Sessile drop tests were used to obtain information about copper-chromium alloys that suitably wet graphite. Characterization of graphite/copper-chromium alloy interfaces subjected to elevated temperatures were conducted using scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS), Auger electron spectroscopy (AES), and X-ray diffraction analyses. These analyses indicate that during sessile drop tests conducted at 1130 °C for 1 hour, copper alloys containing greater than 0.98 at. pct chromium form continuous reaction layers of approximately 10-μm thickness. The reaction layers adhere to the graphite surface. The copper wets the reaction layer to form a contact angle of 60 deg or less. X-ray diffraction results indicate that the reaction layer is chromium carbide. The kinetics of reaction layer formation were modeled in terms of bulk diffusion mechanisms. Reaction layer thickness is controlled initially by the diffusion of Cr out of the Cu alloy and later by the diffusion of C through chromium carbide. This article is based on a presentation made in the symposium “High Performance Copper-Base Materials” as part of the 1991 TMS Annual Meeting, February 17–21, 1991, New Orleans, LA, under the auspices of the TMS Structural Materials Committee.     

EFFECTS OF PROCESSING AND POWDER CHARACTERISTICS ON THE WEAR AND FRICTION PROPERTIES OF SOME NICKEL-BASE MATERIALS

Abstract

Pure nickel and nickel-based binary and ternary materials containing tungsten carbide and graphite dispersions have been studied. Three types of carbide powder and six types of graphite, different in size, shape, and structure (one in each group being nickel-coated) were studied to varying degrees. The smallest carbide powder (0·35 μm) possessed the best wear-resistance and the lowest coefficient of friction. The larger and coated types of graphite are somewhat superior; however, considerable amounts (～ 40 vol.-%) are needed to improve wear-resistance substantially and reduce the coefficient. Use of the coated type of carbide leads to rather high coefficients (0·58-0·76) under dry testing conditions. Several effects of the presence of a small amount of oxygen in the sintering atmosphere are discussed; a most interesting result is the marked improvement in the wear-resistance of pure nickel treated to produce a dispersion of nickel oxide. With some powders blending can lead to reduced wear-resistance, while with others increasing the blending time has no effect. Several of the findings confirm the interpretation of the results of the previous study regarding the dependence of wear on the ratio of the volume fraction of tungsten carbide to that of graphite, based on microstructural considerations. Wear-resistance cannot be correlated with high hardness.     

Cr13系铸造马氏体不锈钢铌和碳的合理配比关系

 铌作为常用的微合金元素，常被用于细化晶粒、改善钢的强度与韧性，而在不锈钢中关于铌与碳化物质量分数的定量关系以及铌和碳的合理配比的研究工作尚不够深入。通过对不同铌质量分数的1Cr13与3Cr13马氏体不锈钢的组织、碳化物质量分数等进行观察和测量，总结出了比较合理的C-Nb关系式以及这两种元素对碳化物质量分数的影响的定量关系，并结合文献提出了铌元素对Cr13系列马氏体碳化物沉淀的影响原理。结果表明，铌会促进碳化物的沉淀并改变碳化物的成分（碳化物中出现铌元素），并且随着铌质量分数的增加，Cr13系列马氏体不锈钢中的碳化物都出现了指数型增长。得出Cr13系列马氏体不锈钢中碳化物的质量分数与碳和铌的质量分数存在指数型关系，同时合理的C-Nb关系配比呈线性。     

卷取机夹送辊表面堆焊层组织性能研究

采用埋弧堆焊工艺在Q235B表面堆焊8-10mm的Cr8系列新型熔覆材料,测定其耐磨性和硬度变化,分析熔覆金属的组织形貌和高温工况下的合金元素扩散。研究结果表明,熔覆金属打底层主要是以铁素体为主,伴随着少量的贝氏体。盖面层的焊态组织主要为马氏体和残余奥氏体,伴有少量的回火马氏体,同时在枝晶马氏体间可见少量较小的碳化物。经550℃回火后其盖面层组织为回火马氏体和残余奥氏体,碳化物析出相均布较焊态呈增多趋势。焊态硬度值为530-580HV300,回火后硬度值为720-830HV300,磨损失重是45#淬火钢的0.31倍。在使用3个月后发现在熔覆层表面出现了元素偏移并形成了由Cr2O3、WO等组成的氧化膜,降低了夹送辊的粘钢倾向,提高使用寿命。     

硬质合金中WC晶粒内部微孔形成原因探讨

利用扫描电镜对以蓝钨与黄钨为原料制得的粗颗粒W粉、WC粉进行形貌观察,并与其对应的WC-Co硬质合金金相组织进行了对比。以此为基础对硬质合金中WC晶粒内部微孔这一比较常见的现象作出解释,即合金中WC晶粒内部微孔主要来源于原料W粉。实验结果表明,选用蓝钨为硬质合金生产原料可使合金中WC晶粒内部微孔明显减少,从而使合金的综合性能得到提高。