纳米级碳化钨粉末的直接碳化制备

从WO3到WC的直接碳化反应一般遵从WO3→WO272→WO2→W→W2C→WC的顺序。细小的颗粒一般在直接碳化反应WO272→WO2的阶段产生，通过严格控制这个反应步骤可成功制得纳米WC粉末。大量的研究已证明，烧结碳化物的性能如硬度、强度主要受WC粉末粒子尺寸、Co含量及碳含量的影响。最细的工业级碳化物一般加入VC．Cr3C2，TaC来抑制晶粒的长大，烧结后可以获得晶粒约0．5μm的WC硬质合金。为了制备超硬的烧结碳化物，有必要开发纳米级WC粉末粒子及发展纳米WC粉末均匀分布的加工技术，     

化学气相法低温合成纳米WC-Co-VC粉体

利用H2／C2H2混合气体在850℃下还原碳化高表面活性的纳米WO3（CoO,V2O5）先驱粉体,合成了平均粒度为20～50nm的WC-Co-VC复相粉体。制备过程分3步完成：制备先驱体溶液、合成超细WO3（CoO,V2O5）粉体及其还原碳化过程。当温度低于800℃时,还原碳化产物为WC,W2C,W,VC和Co3W3C的混合物。高于900℃的温度下,先驱体完全碳化为六方WC、立方Co和立方VC的纳米复相粉体。结果表明,WO3（CoO,V2O5）先驱体在H2／C2H2气流下的还原碳化行为与其初始结晶状态、碳化温度、气流速度等工艺参数密切相关。     

反应热处理技术制备纳米晶WC-6Co硬质合金复合粉末

对反应热处理技术（高能球磨＋热处理）合成纳米晶WC-6Co硬质合金复合粉末的可行性进行了研究。结果表明，元素粉末经球磨活化后可降低WC的形成温度；在800℃反应热处理时，复合粉末中存在WC和W2C两种碳化物；而高于950℃热处理时，W2C则完全转化为WC相。纳米晶WC-6Co复合粉末中WC的晶粒尺寸随热处理时间延长、温度的升高而增大；在950℃热处理保温30min的条件下可获得WC晶粒尺寸为33．3nm的纳米晶WC-6Co复合粉末。     

钨钴复合粉在流态化床中的碳化反应过程研究

将钨钴复合氧化物置于自主研发的高温流态化床中,采用氢气作为还原剂,经过还原反应后得到类金属化合物-钨钴复合粉(Co7W6和W),再加入炭黑进行碳化反应,得到最终产品碳化钨钴复合粉。试验过程进行实时在线取样,对样品进行相组成和Co、C、O、N等元素含量分析。研究结果发现,碳化过程非常迅速,其中类金属化合物Co7W6按照Co7W6→Co6W6C→Co3W3C→WC进行碳化,单质金属W是按照W→W2C→WC进行碳化,并且W2C比Co3W3C更易碳化。同进还发现,不需要经过CoW3C相可以实现完全碳化。     

制备纳米WC的热力学分析

以钨粉为钨源,酚醛树脂(PF)为碳源,采用溶胶-凝胶法制备碳化钨(WC)。通过X射线衍射、扫描电镜对样品进行表征。从热力学系统分析W氧化物的还原过程,WC的合成过程,以及碳化时间和碳化温度对产物的影响。结果表明:钨的化合物主要是由H2还原成钨单质,其形成过程为WO3→WO2.9→WO2.72→WO2→W;WC的形成过程为W2C→WC→W2C。     

纳米晶WC-6Co复合粉合成及特性研究

使用喷雾转化、煅烧和原位还原碳化技术制备了纳米晶WC-6Co复合粉末。通过XRD研究相组成发现,经过喷雾转化处理后粉末为无定形相、经煅烧后的粉末为WO3与Co3O4相、经还原碳化工艺后的物相是WC与Co相;由于Co对碳化过程的催化作用,将煅烧后的粉末置于氢气气氛中加热至900度还原碳化1个小时,即可将粉末碳化完全,制备出WC与Co相共存的纯净复合粉。文章还研究了还原碳化温度（700-900 ℃）对粉末相组成的影响,并通过SEM和HRTEM观察粉末形貌与微观组织。结果表明：制备的粉末具有球形结构,WC晶粒约0.36 μm,亚晶尺寸约为56 nm,说明WC晶粒是多晶体。同时发现粉末中的WC单颗粒被Co相互粘结在一起,且在WC与WC颗粒的接触部位发现存在烧结颈。文章还讨论了复合粉球形结构的形成过程和机理。     

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。     

纳米晶WC-6Co复合粉合成及特性研究（英文）

使用喷雾转化、煅烧和原位还原碳化技术制备了纳米晶WC-6Co复合粉末。通过XRD研究相组成发现,经过喷雾转化处理后粉末为无定形相、经煅烧后的粉末为WO_3与Co_3O_4相、经还原碳化工艺后的物相是WC与Co相;由于Co对碳化过程的催化作用,将煅烧后的粉末置于氢气气氛中加热至900℃还原碳化1 h,即可将粉末碳化完全,制备出WC与Co相共存的纯净复合粉。研究了还原碳化温度(700～900℃)对粉末相组成的影响,并通过SEM和HRTEM观察粉末形貌与微观组织。结果表明:制备的粉末具有球形结构,WC晶粒约0.36μm,亚晶尺寸约为56 nm,说明WC晶粒是多晶体。同时发现粉末中的WC单颗粒被Co相互粘结在一起,且在WC与WC颗粒的接触部位发现存在烧结颈。还讨论了复合粉球形结构的形成过程和机理。     

机械化学反应法制备纳米W_2C粉体

用机械化学反应法成功制备单相纳米W2C粉体,方法是将WO3与Mg粉混合,加入石墨粉作为碳源,在N2气氛中高能球磨而成。反应分两步完成：首先是Mg粉还原WO3得到α-W,此步称"爆炸化学反应（EMS）,反应历时5h;其次为α-W通过扩散反应逐渐碳化成W2C,WC;最后都转化为W2C,反应历时47h。继续球磨30h后W2C细化为纳米粒子。样品经HCl溶液洗去MgO后得到的产物为单相纳米W2C粉体,晶粒度为4～20nm。     

碳氢协同还原-碳化法制备纳米WC粉的工艺及机理研究

针对传统还原-碳化工艺中WC粉颗粒的长大问题,采用碳氢协同还原-碳化法制备纳米级球形WC粉,研究前驱体配碳比和反应温度对WC粉性能的影响。结果表明,WC的碳含量与前驱体的配碳比密切相关,最佳配碳比（即n(C)/n(W)值）为3.6。W向WC的转变具有结构遗传性,WC的平均粒径与还原温度和碳化温度密切相关。随着还原温度由680 ℃升高至800 ℃,还原水蒸气与碳反应生成CO和H2,显著降低体系中水蒸气的分压,从而抑制中间产物W颗粒的挥发-沉积长大,WC的平均粒径随还原温度升高而减小。碳化过程中的高温促进WC颗粒的晶界迁移和纳米W颗粒之间的烧结合并长大,WC的平均粒径随碳化温度的升高而增大。n(C)/n(W)为3.6的前驱体粉末经800 ℃还原和1100 ℃碳化后,得到平均粒径为87.3 nm的球形WC粉。