低压烧结温度对WC-6Ni无磁硬质合金性能的影响北大核心

以超细WC粉和羰基镍粉为原料,通过添加少量添加剂、碳粉、钨粉,并采用低压烧结的方法制备出WC-6Ni无磁硬质合金。研究了低压烧结温度和配碳量对WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度呈现出不同的变化趋势,当配碳量为5.98%时,合金的金相孔隙度评级为A02B00C00。     

碳辅助氢还原/碳化法制备纳米WC粉的烧结工艺研究

以碳辅助氢还原/碳化法制备的纳米WC粉为原料,采用低压烧结工艺制备超细晶WC-6Co硬质合金。采用XRD和SEM表征了烧结工艺对WC-Co烧结体的物相组成和显微形貌的影响,并测试了烧结体的力学性能。结果表明,随着烧结温度升高和时间延长,烧结体的致密度增加,晶粒尺寸增大,硬度和抗弯强度随着致密度增加而提高,但烧结温度过高或时间过长,会降低烧结体的性能。最佳烧结工艺为,烧结温度1 360°C,保温时间60 min,所得WC-6Co硬质合金的平均晶粒尺寸为305 nm,洛氏硬度和抗弯强度分别达到94.6 HRA和4 450 MPa。     

碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响

通过添加W粉或C粉调整WC原料粉末的总碳含量(质量分数)为6.04%~6.16%,采用低压烧结法制备WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金。采用光学金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜等,研究碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响。结果表明:在WC-Ni系合金中添加适量的Cr元素,得到无磁WC-Ni硬质合金,并且其无磁特性不随合金中碳含量的变化而发生转变。WC粉末的总碳含量为6.04%~6.16%时WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金为二相区的正常组织,只存在WC相和Ni相,没有石墨夹杂或η相;而且在此二相区范围内WC的碳含量变化对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金的耐腐蚀性没有明显影响。随WC粉末的碳含量增加,合金硬度(HRA)与密度都逐渐降低,但降低幅度较小,而合金的抗弯强度逐渐提高。碳含量由6.04%增加至6.16%时,抗弯强度由2 250 MPa提高到2 850 MPa,提高26.6%。     

烧结工艺对粗晶硬质合金微观组织及性能的影响

以粗颗粒WC为原料,分别经真空烧结和低压烧结制备成WC-12%Co粗晶硬质合金;通过扫描电镜、光学金相显微镜以及显微硬度、矫顽磁力和抗弯强度测试,研究不同烧结工艺制备粗晶硬质合金的显微组织和性能。结果表明:与真空烧结相比,低压烧结可提高粗晶硬质合金的综合性能;随着炉内惰性气体压力从2 MPa增大到5 MPa,合金密度、矫顽磁力、硬度、抗弯强度和冲击韧性的变化均不明显。     

低压烧结对硬质合金组织和性能的影响

通过配制不同粒度的WC粉末,分别在低压和真空条件下烧结制备WC-6Co硬质合金,采用扫描电镜分析、光学金相检测、显微硬度试验、钴磁检测、矫顽磁力检测和抗弯强度检测等方法,对比研究了低压烧结和真空烧结制备的硬质合金的显微组织和性能。结果表明,与真空烧结相比,低压烧结有效地降低了合金的孔隙度,增大了合金的密度,提高了合金的综合性能;低压烧结对合金的组织和性能的影响程度与原料WC粒度有关,低压烧结对粗颗粒WC为原料的合金的综合性能提高不明显。     

真空烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备WC-13(TiC+TaC)-8Co-1(VC+Cr3C2)硬质合金,研究了不同烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金微观组织、力学性能和磁性能的影响。结果表明,提高烧结温度有利于提高合金的致密度,但是过高的烧结温度会导致晶粒长大,使合金致密度下降;合金的硬度、抗弯强度和矫顽力随着真空烧结温度的提高先增大后减小;相对磁饱和强度随着烧结温度的升高呈现下降的趋势;1 400℃烧结的合金综合性能较好,合金的相对密度99.6%、抗弯强度1 992 MPa,硬度92.3 HRA,矫顽力34.3 k A/m,相对磁饱和强度为76.5%。     

WC-6Co硬质合金SPS烧结工艺

以平均粒径约为30 μm,空心球壁厚约1.8 μm的空心球结构WC-6Co复合粉为原料,利用放电等离子烧结（SPS）技术制得不同烧结温度、保温时间、烧结压力工艺下的WC-6Co硬质合金.采用扫描电镜、钴磁仪等检测手段对合金的组织与性能进行表征分析.结果表明:随着烧结温度的升高,合金的致密度和硬度升高;在实验范围内合金密度与硬度随着保温时间的延长而增加,再趋于稳定;烧结压力对合金密度、硬度等性能影响不大.综合考虑合金性能,较好烧结工艺为:温度1 250 ℃、保温时间5 min、烧结压力50 MPa.该烧结工艺制得的合金的密度达14.69 g/cm3、断裂韧性达12.23 MPa·m1/2,其组织也很细很均匀.      

Co对原位合成WC-6Co复合粉末制备 高性能硬质合金的影响

将原位合成的WC-6Co复合粉末添加到300 L、转速50 Hz滚动球磨中湿磨，添加Co粉、晶粒长大抑制剂、石蜡、酒精，湿磨48 h，卸料、过孔径45 μm筛，采用闭式压力喷雾干燥塔制备得到WC-7Co~WC-15Co混合料粉末，对制备混合料粉末形貌、粒度分布、物相、成分进行分析，结果表明:添加Co粉配成WC-Co混合料，当混合料的Co质量分数超过10%，团聚现象明显增强，团聚颗粒明显增大；随着添加Co粉质量分数增加，混合料中氧质量分数增高，松装密度不断减小.将制备得到的WC-7Co~WC-15Co混合料掺成型剂，挤压成型，低压烧结等工序制备超细YG7X~YG15X硬质合金.研究添加不同Co质量分数WC-6Co复合粉末制备YG7X~YG15X超细硬质合金，Co对制备硬质合金的金相组织、形貌、物理力学性能的影响，结果表明:随着添加Co质量分数增加，制备的超细硬质合金硬度、密度不断降低，抗弯强度和断裂韧性先增大、后减小；制备的超细YG7X硬质合金的硬度最高HV₃₀为2 150，抗弯强度最低为3 200 MPa；制备YG10超细硬质合金的抗弯强度最高为4 950 MPa，断裂韧性最高为11.8 MPa·m1/2.      

配碳量对放电等离子烧结无粘结剂纳米WC硬质合金的影响

研究了配碳量对放电等离子烧结制备无粘结剂纳米WC硬质合金的烧结行为、相组成、致密度、硬度及晶粒大小的影响。结果表明：纯纳米WC粉直接烧结，样品的晶粒度为300～400nm，致密度及硬度均较高，但主相变为缺碳相WC1-x和W2C配碳量为0．05％～0．25％时，样品中有少量缺碳相；配碳量为0．40％时，可以正确成相；配碳量为0．50％时，则出现游离碳；粉末配碳球磨后，因烧结过程提前到较低温度下完成，1800℃烧结时晶粒急剧长大且不均匀。     

TiC含量对WC-8Co超细晶硬质合金力学性能和微观组织的影响

采用放电等离子烧结技术制取不同TiC含量的WC-8Co硬质合金。分析了TiC含量对WC-8Co基硬质合金刀具材料的致密度、力学性能和微观组织的影响。实验结果表明,随着TiC含量增加,WC-8Co硬质合金常温综合力学性能先提高后降低,添加5%(质量分数)TiC的WC-8Co硬质合金具有较好的综合力学性能。当烧结温度和压力分别为1 250℃、50 MPa时,WC-5TiC-8Co硬质合金材料致密度、维氏硬度、断裂韧性以及室温下的抗弯强度分别达到98.85%、19.49 GPa、9.46 MPa·m~(1/2)和1 893 MPa。硬质合金致密化烧结曲线和组织显微形貌的分析结果表明,随着TiC含量增加,硬质合金的致密化烧结的起始温度向更低的温度偏移,Co相流动性变差,从而导致致密化烧结条件变差。试样中孔隙增多,是硬质合金维氏硬度和力学性能下降的主要原因。     

成形工艺对WC-6Ni细晶硬质合金烧结致密度及组织缺陷的影响

分别采用模压成形、冷等静压成形以及模压+冷等静压成形工艺制备WC-6Ni硬质合金,主要讨论了不同的成形工艺对WC-6Ni硬质合金物相组成、物理性能及显微组织的影响。结果表明:采用模压+冷等静压成形工艺制备的WC-6Ni压坯在烧结温度为1 410℃、保温时间1h的条件下,可获得致密度高达98%、HV硬度达到1 457的WC-6Ni细晶硬质合金,该合金显微组织分布均匀,样品表面无空隙及Ni池等缺陷。     

WC-15Ni高性能无磁硬质合金的制备与性能研究

以超细WC、电解Ni粉作为主要原料,调整混合料中总碳含量,通过真空烧结及热等静压(HIP)处理获得WC-15Ni高性能无磁硬质合金,研究了不同碳含量及热等静压处理对材料显微组织结构和性能的影响。实验结果表明,混合料总碳含量过低或过高均会恶化无磁硬质合金性能;当混合料中总碳含量达到6.13%(质量分数)时,材料获得良好的性能,横向断裂强度达到3 300 MPa。同时热等静压处理可有效消除无磁硬质合金中的少量残余孔隙,稳定和提高其力学性能。     

（W，Ti，Ta）C复式碳化物对WC-（6％-8％）Co超细硬质合金性能的影响

以WC-6％Co和WC-8％120为研究体系,在1390℃压力烧结下制备不同配比复式碳化物的超细硬质合金。分别采用洛氏硬度检测、抗弯强度检测、钴磁检测、矫顽磁力检测等方法,通过扫描电镜和电子衍射分析,研究了不同量的（W,Ti,Ta）C复式碳化物对超细硬质合金性能的影响。结果表明：WC-6％Co-2％（W,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为45．39kA·m^-1,硬度为94．0HRA,抗弯强度为2280MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为37．4kA·m^-1,硬度为93．4HRA,抗弯强度为2670MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C-0．5％（Cr3C2/VC）的矫顽磁力为38．2kA·m^-1,硬度为93．6HRA,抗弯强度为2780MPa;它们具有较高的综合性能。     

高温高压烧结制备WC-6Co硬质合金及其力学性能研究

以平均粒径约300 nm的复合粉为原料,采用高温高压烧结法在不同烧结温度和保温时间下制备了WC-6Co硬质合金。通过X射线衍射仪、光学显微镜和显微硬度计研究了制备工艺对WC-6Co硬质合金晶体结构、显微组织和力学性能的影响。结果表明:试样烧结过程液相Co的流动性、WC颗粒重排和晶粒尺寸对合金密度、维氏硬度和断裂韧性起决定性作用。综合考虑合金性能,优化高温高压烧结工艺条件为6 GPa压强、1 400℃温度和15 min保温时间。该烧结工艺制得的合金显微组织均匀细小,维氏硬度达2 100 HV_(10),断裂韧性达16.81 MPa·m~(1/2),均优于SPS、热压烧结制备的WC-6Co硬质合金。     

粉末冶金法制备WC-Ni3Al复合材料的组织与性能

在WC粉末中直接添加Ni、Al元素粉末,通过在液相烧结过程中反应合成Ni3Al来制备WC-Ni3Al复合材料,对该材料进行组织结构观察及力学性能测定,分析铝含量对合金致密化和镍铝相形成种类的影响,并对材料的抗氧化性能进行测试。结果表明,制备的WC-Ni3Al复合材料具有圆钝的WC晶粒形貌,粘结相中除Ni3Al相外还有少量的NiAl和Ni相;铝含量对WC-Ni3Al材料致密度的影响主要与高熔点的NiAl的形成量有关。与普通WC-15Ni硬质合金的抗弯强度(1 900 MPa)和硬度(82.6 HRA)相比,WC-15Ni3Al复合材料具有低的室温抗弯强度和高的硬度,分别为1 170 MPa和86.5 HRA。随Ni3Al含量(质量分数)从15%增加到30%,WC-30Ni3Al复合材料的室温抗弯强度增加,而硬度降低,分别为1 660 MPa和81.7 HRA,其高温抗氧化性能比WC-30(Co-Ni-Cr)硬质合金提高1个数量级。     

气压烧结无粘结相超细硬质合金WC-0.27VC-0.53Cr3C2的配碳研究

无粘结相WC基硬质合金具有WC-Co合金无可比拟的优异的耐磨性和抗腐蚀性,目前是硬质合金重要的研究领域之一.研究了纳米配碳对高能球磨WC-0.27VC-0.53Cr3C2纳米复合粉气压烧结制品的致密化及相结构的影响,初步探讨了合金的硬度、断裂韧度等性能.研究结果表明:球磨时间达到15h时,粉末BET粒度和晶粒尺寸分别为77nm、20nm,粉末碳含量下降约0.2％(质量分数,下同),氧含量增加约0.5％(质量分数,下同).随配碳量的增加,合金的致密度先增高后减低;配碳量为0.6％时,合金的相对密度最高,约为99.5％;配碳量＜0.6％时,合金中产生了W2C相,但W2C含量随配碳量增加而逐渐减少.本研究中粉末适宜配碳量为0.6％,此时合金的晶粒度为204.5nm,硬度(HV0.5)和断裂韧度分别为29.6GPa和7.07MPa·m1/2.     

粉末原料对SPS法制备WC-6Co硬质合金组织性能的影响

以不同形貌结构的WC-6Co复合粉和传统湿磨制备的WC-6Co混合粉为原料,通过放电等离子烧结制备出WC-6Co硬质合金,采用SEM、显微硬度计、密度仪、钴磁仪和矫顽磁力计等对硬质合金的微观组织、力学和物理性能进行了表征。分析结果表明:采用喷雾转化、低温煅烧、原位合成制备的球形复合粉为原料,经SPS法制备所得的WC-6Co硬质合金中残留有较多孔隙,合金密度仅为14.21g/cm~3,将球形复合粉湿磨48h后制备的合金密度略有提升,但硬度和韧性较低。分别采用喷雾转化、低温煅烧加短时球磨、原位合成制备的松散型WC-6Co复合粉和传统湿磨制备的WC-6Co混合粉为原料,经SPS法制备的合金微观组织均匀、合金孔隙减少,两组合金的密度分别增加至14.77、14.73g/cm~3;显微硬度分别增大至2 045、1 929kg/mm~2,韧性分别为8.76、9.29MPa/m~(1/2)。     

不同粘结相WC基硬质合金微观结构与性能

以碳质量分数为理论含碳量的WC为硬质相，在1450℃下通过气压烧结制备WC-20Fe,WC-20Ni和WC-20Co硬质合金，通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电子探针和力学性能测试研究了不同金属粘结相对烧结硬质合金微观结构和力学性能的影响。结果表明：WC-20Fe合金出现η脱碳相(Fe₃W₃C),W在粘结相Fe中的溶解度仅有1.915%(质量分数)，WC晶粒尺寸最小。WC-20Ni合金渗碳出现石墨相(C),W在粘结相Ni中的溶解度达到10.753%(质量分数)，WC晶粒尺寸最大，合金硬度最小。WC-20Co合金为正常两相区组织(WC+γ)，具有最高抗弯强度2720 MPa和最大硬度934.41 kg·mm^-2。所有合金断裂模式均为脆性断裂和沿晶断裂，WC-20Co合金断口出现明显的粘结相撕裂。     

H_2对预烧结后的WC-11.2Co-0.3TaC硬质合金组织及性能的影响

以二次烧结过程中是否通入H_2的两组WC-11.2Co-0.3TaC硬质合金为研究对象,采用金相显微镜观察、物理化学性能检测等分析测试方法,研究了H_2对预烧结后的合金组织及性能的影响。结果表明:经850℃预烧结后试样的氧含量受放置时间的影响,放置时间越长,试样中的氧含量越高,当放置时间超过12 h后,氧含量基本稳定在0.22%左右。二次烧结过程中H_2的介入能较好地保护WC-11.2Co-0.3TaC硬质合金中的碳含量,使其相对磁饱和强度维持在94.9%左右,而较高的碳含量导致出现了较多欠匀的WC晶粒,同时也造成合金密度、硬度、矫顽磁力及抗弯强度下降,相比于未使用H_2的二次烧结试样,抗弯强度降低了604 N/mm~2。     

烧结温度对WC-6.1Co超粗合金微观结构及性能的影响

采用传统的低压烧结工艺制备了WC-6.1Co超粗硬质合金,并通过光学金相观察和力学、物理性能检测研究了烧结温度对该硬质合金的微观结构以及性能的影响规律。结果表明:低压烧结制备的合金中WC晶粒度随烧结温度的升高而增大,WC晶粒孔隙始终较少,且棱角较鲜明,组织发育完整。此外,虽然磁力和导热系数随烧结温度的升高分别单调下降和增加,但烧结温度为1430℃时,WC-6.1Co超粗硬质合金的强度和硬度较高,具有最优的综合性能。