纳米强化片状W/Co/C复合粉末的制备与烧结体性能

采用高效球磨细氧化钨、扁平片状W粉、碳黑、钴及适量晶粒长大抑制剂等为原料,通过碳辅助氢还原制备质量分数20%纳米钨强化片状W/Co/C复合粉末,于低压真空烧结炉中在1 410℃的温度下一次碳化烧结,制备了含片状晶WC-10%Co(质量分数)硬质合金,研究了质量分数20%纳米W的引入对合金烧结致密化及其性能的影响。对不同粉体的比表面、费氏粒度进行了测定,观察了粉体的颗粒形貌和WC-Co烧结体的显微组织,同时按硬质合金性能测试标准检测了烧结体的物理、力学性能。结果表明,采用质量分数20%纳米钨强化片状W/Co/C复合粉末,经一次碳化烧结可制备出致密化程度高的含片状晶WC-Co硬质合金;质量分数20%纳米W粉的引入利于压坯烧结收缩致密化,促进片状WC晶粒的生成,不仅有利于合金硬度(耐磨性)的提高,还因裂纹扩展机制的变化,合金的断裂韧性明显改善。     

含板状WC晶粒硬质合金的强韧化机制研究

通过加入2.5%板状WC晶种,制备含板状WC晶粒硬质合金,研究其强韧化机制。结果表明:WC晶粒的各向异性和形状改变诱导的Hall-Petch硬化是硬质合金硬度增加的主要原因。加入板状晶种后,裂纹在扩展过程中出现了明显的穿晶断裂和Co相桥接,增加了裂纹偏转,硬质合金的抗弯强度大大提高。不同Co含量和初始WC粉体粒度制备的含板状WC晶粒硬质合金,穿晶断裂、Co相桥接和裂纹偏转对抗弯强度增加的贡献不同。     

Co-TiC硬质合金辊环的微观结构研究

研究了常压烧结制备的TiC-Co硬质合金辊环,用视频显微镜观察微观组织,在扫描电子显微镜对微观结构及力学性能进行分析研究.结果表明,由于TiC颗粒内部的孔洞缺陷导致硬质颗粒的强度弱化,使材料断裂主要表现为TiC颗粒的穿晶断裂,断面上TiC颗粒呈层片状;粘结剂中添加了WC、Cr等添加剂,有利于提高粘结剂与TiC颗粒的结合强度以及抗氧化能力.     

WC-Co硬质合金磨损性能研究进展

WC-Co硬质合金作为重要的耐磨材料,其不同工况下的耐磨性被广泛研究。本文对硬质合金耐磨性的测试方法、耐磨性与微观组织结构之间关系以及硬质合金在测试条件下和实际使用条件下的磨损机理进行了综合评述。WC粒度越粗、粘结相越多,硬质合金耐磨性越差。硬质合金一般存在以下磨损机制:粘结相的挤出与移除,WC颗粒的断裂与破碎,WC颗粒的脱落。矿用硬质合金的失效机制主要有:岩石覆盖层形成,岩石碎片与硬质合金形成混合层,岩石侵入硬质合金内部粘结相脆化与退化;硬质合金内微观裂纹的形成;WC颗粒内微观裂纹的形成;WC颗粒的氧化与腐蚀。     

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。     

超细WC-Co硬质合金及其磨损性能研究

采用低温化学镀方法在超细WC颗粒表面进行金属钴包覆,烧结包覆后的复合粉体制备新型硬质合金NYG（WC-3%Co）.研究了超细WC-Co硬质合金的力学性能、断口形貌和显微结构,在销盘式磨损试验机上进行干滑动磨损实验.结果表明,在硬质合金烧结过程中,沿WC晶界均匀分布的金属钴不仅起粘结剂作用,也起抑制剂作用阻碍晶粒的长大;新型硬质合金的抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性能均得到较大提高;在干滑动摩擦条件下,新型WC-Co硬质合金的失效以塑性变形及细小碳化钨相颗粒脱落为特征.     

WC粒度对梯度硬质合金组织和性能的影响

由于不同材料的热膨胀系数不同,涂层在冷却过程中可能因为热应力不同而产生裂纹,表面富粘结相的梯度硬质合金基体因粘结相含量高,韧性好,能有效吸收裂纹扩展时的能量,延长涂层刀具的使用寿命。为了研究WC晶粒度对梯度硬质合金的组织及性能的影响,制备了三种WC粒度的硬质合金。采用XRD和SEM对梯度硬质合金的相成分、微观组织进行了分析。实验结果表明,三种WC晶粒度的硬质合金表面均形成了梯度层。随着WC晶粒度的增大,梯度层厚度减小,抗弯强度和断裂韧性增大。三种梯度硬质合金表层显微硬度分布趋势相似。当WC晶粒度较小时,梯度硬质合金无梯度的合金芯部断裂形式均以沿晶断裂方式为主,随着WC晶粒度的增加,穿晶断裂方式增多;梯度表层出现了Co相变形和撕裂形貌,存在蜂窝状的韧性花样。     

中国超细晶硬质合金及原料制备技术进展

超细晶硬质合金是WC晶粒度≤0．5μm的硬质合金,这类合金具有高强度和高硬度的优异性能。目前由超细晶硬质合金制备的高效刀具已经广泛用于航空航天、核能、汽车、发电设备、新能源和电子通讯等现代制造业。主要对中国超细晶硬质合金原料（例如超细碳化钨粉、钴粉、复合粉）和超细晶硬质合金制备技术、性能及表征方法作了系统的阐述。最后对超细晶硬质合金制备技术进行了展望。     

WC粒度分布对WC-Co硬质合金力学性能影响的模拟分析

本文旨在建立基于WC-Co硬质合金真实微观组织的力学性能预测有限元分析方法,进而分析WC颗粒粒度分布对微区变形和力学行为的影响。实验设计和制备了具有Co含量相同,WC晶粒分布均匀和非均匀的两种WC-Co硬质合金,并进行维氏硬度测试和用SEM进行组织观测。通过对合金组织的SEM形貌照片进行WC颗粒边界的重构,建立WC和Co两相真实组织的二维有限元模型。通过有限元模拟对两种合金的弹性模量、泊松比和强度等力学性能进行预测和微观变形机理分析。有限元模拟结果表明均匀合金强度高于非均匀合金,与实验测试的硬度所揭示的规律相吻合。对微观变形机理分析揭示了均匀合金应力分布更均匀是强度较高的主要内在机理,而WC/WC邻接界面的应力集中是弱化力学性能的主要机制。     

超细硬质合金中晶粒非均匀长大机理

采用市售的粒度为0.8μm的WC粉末和粒度为1.6μm的Co粉制备了WC-10%Co超细硬质合金,通过金相显微镜﹑扫描电子显微镜观察了不同烧结温度下制备的试样WC晶粒形貌,对超细晶粒硬质合金非均匀长大现象及机理进行了研究。结果表明:粉末湿磨后的粗大颗粒在烧结过程中起晶核作用,是引起晶粒非均匀长大的关键因素。固相烧结时,烧结体中细小颗粒受到张力的作用发生旋转,当其取向与邻近的大颗粒取向一致时,形成共格界面,以粗大晶粒为核心以并合的方式非均匀长大;液相烧结时,细小晶粒溶解并优先地在大晶粒的某些低能量晶面如(0001)和(1010)面析出,引起晶粒异常长大。本研究中,当烧结温度达到1 410℃时,WC晶粒可异常长大为接近20μm的粗大晶粒。     

超粗晶WC-Co硬质合金的研究现状

超粗晶硬质合金是一类性能优异的新型合金,广泛用于采矿、凿岩、轧辊等领域,应用前景广阔。化学包覆法和纳米粉末溶解法是超粗晶WC-Co硬质合金制备的主要方法,介绍了超粗硬质合金原料WC颗粒平均粒度选择的动力学理论,碳含量对超粗合金中WC晶粒生长粗化的影响以及通过引入其它元素强化粘结相以提高合金寿命的探索结果。此外,分析了以合金硬度为常数时,晶粒尺寸与合金性能的关系,指出在保持合金硬度不变时,通过增大WC晶粒尺寸来提高合金的耐磨性和韧性是可行的。最后,展望了超粗晶合金的发展方向。     

高熵合金/碳化钨复合材料的研究进展

综述了高熵合金(HEA)/碳化钨(WC)复合材料研究进展,主要介绍了以WC为基体的WC-HEA硬质合金和以HEA为基体的HEA/WC复合涂层,探究了高熵合金复合碳化钨材料强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性能提高的方式,并展望了高熵合金与WC相复合的发展前景与研究开发的重点。     

粗晶硬质合金的研究进展

随着粗晶硬质合金的应用越来越广泛,对粗晶硬质合金的相关机理以及制备方法的研究越来越受到重视。本文概述了粗晶硬质合金在使用过程中的裂纹扩展应力松弛、WC塑性变形增强、钴相平均自由程增加、抗热效应增强等几种强化机理,综合分析了国内外在粗晶硬质合金制备技术方面的研究现状,重点介绍了轻度球磨法、钴相包裹法、纳米粉末溶解-再沉淀法等混合料制备方法和烧结工艺方面的研究进展。提出了粗晶硬质合金的研究及发展方向--研究评估粗晶硬质合金性能的指标体系以及开发先进的制备工艺。     

碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究进展

对目前国内外以金属间化合物Ni3Al、FeAl、Fe3Al为粘结相的碳化钨基硬质合金的制备方法和性能特点进行了综合评述,重点介绍了硬质合金国家重点实验室在以Ni3Al为粘结相碳化钨基硬质合金方面的最新研究成果及应用情况。结果表明:均匀细小的金属间化合物预合金粉末的制备以及适当控制界面反应是粉末冶金法制备碳化钨/金属间化合物硬质合金的有效方法。碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究方向应集中在界面问题、金属间化合物粘结相的韧化、制备工艺和综合性能评价体系的建立等几个方面。     

高Ni钎料-WC硬质合金颗粒复合堆焊焊条的探讨

以SiC材质成型舟皿作为模具,尺寸为2～5 mm的YG8型WC硬质合金颗粒为耐磨相,CuZnNi合金为胎体金属,加入NiCrBSi合金粉末以提高胎体金属的Ni含量与Cr含量,采用钼丝氢气炉烧结制备高Ni钎料-WC硬质合金颗粒复合堆焊焊条,并对成型后焊条的断面形貌及胎体金属成分进行分析.结果 表明,硬质合金颗粒在焊条内呈...     

硬质合金冲击疲劳行为的研究

本文综述了国内外有关硬质合金冲击疲劳行为的研究进展,旨在认识和揭示硬质合金在反复冲击载荷作用下的失效和断裂机理。重点总结了实验室中常用的硬质合金冲击疲劳性能评价方法,包括应力法和能量法;从WC平均晶粒尺寸、粘结相种类及含量、C含量、合金元素(Cr、V、Ta等)、腐蚀介质等方面分析了微观结构和服役环境对硬质合金冲击疲劳性能的影响;从裂纹的萌生、扩展及断裂方面阐述了硬质合金的冲击疲劳断裂机理。服役条件下的硬质合金往往不是受到单一的冲击作用,而是多种因素(载荷、温度、腐蚀介质等)的联合作用,今后有必要开展这方面的研究;另外硬质合金在冲击过程中的组织演变机理还不清楚,研究者可借助更为先进的手段(例如透射电镜原位观察等)对硬质合金的微区进行研究;此外研究者可以在总结试验数据和规律的基础上构建理论及数学模型并借助计算机软件对硬质合金的冲击过程进行动态模拟。     

全层状结构的γ—TiAl中裂纹扩展的TEM原位观察

本文采用ＴＥＭ原位拉伸技术研究了处于不同取向的全层状结构的Ｔｉ－４９％Ａｌ（原子分数）合金（ＰＳＴ晶体）的断裂机制，结果表明：ＰＳＴ晶体裂纹萌发及扩展机制强烈依赖于ＰＳＴ晶体的晶体学取向，裂纹尖端位错发射能力的不同和界面的约束是造成不同取向ＰＳＴ晶体具有不为断裂机制的根本原因。     

“高温粉末”WC和气压烧结对YG8硬质合金性能的影响

选择高温碳化和普通碳化两种WC粉为原料制备YG8硬质合金试样,同时对比了不同的烧结工艺,结果表明采用高温碳化的WC粉制备的合金性能有明显的提高,低气压烧结工艺对合金性能的提高也是十分有益的。     

Tungsten carbide platelet-containing cemented carbide with yttrium containing dispersed phase

A fine and platelet tungsten carbide patterned structure with fine yttrium containing dispersed phase was observed in liquid phase sintered WC-20% Co-1%Y2O3 cemented carbide with ultrafine tungsten carbide and nano yttrium oxide as starting materials. By comparing the microstructures of the alloy prepared by hot-press at the temperature below the eutectic melting temperature and by conventional liquid phase sintering, it is shown that hexagonal and truncated trigonal plate-like WC grains are formed through the mechanism of dissolution-precipitation （recrystallization） at the stage of liquid phase sintering. Yttrium in the addition form of oxide exhibits good ability in inhibiting the discontinuous or inhomogeneous WC grain growth in the alloy at the stage of solid phase sintering.