含碳量对WC-13Co硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备了不同碳含量的WC-13Co细晶粒硬质合金。采用X射线衍射、SEM、自动钴磁仪、矫顽磁力测量仪等分析方法,研究了含碳量对细晶粒WC-13Co硬质合金表面组织及性能的影响。结果表明,随着含碳量的增加,合金中石墨相逐渐增多,WC颗粒长大;烧结后含0.2%C的WC-13Co硬质合金只存在(WC+γ)相,抗弯强度达到最大值3 730 MPa,断口中存在很多韧窝;随着碳含量的增加,合金的硬度下降,矫顽磁力降低,而磁性钴含量不断升高,但均小于原始钴含量。     

混合稀土氧化物与再生WC-Co粉制备YG8硬质合金的研究

以混合稀土和再生WC-Co粉混合制备YG8硬质合金为研究对象,对合金性能和组织进行检测。结果表明:混合稀土的加入对合金样品的密度和硬度无影响,对合金的矫顽磁力、钴磁和抗弯强度产生一定的影响,但并不明显。与原生WC粉末制备的硬质合金相比,再生粉末制备的硬质合金,其钴磁和抗弯强度等性能下降严重,而且组织中出现明显的脱碳现象。     

无η相梯度WC-Co硬质合金的微观结构与性能

采用气氛烧结法制备了无η相梯度WC-Co硬质合金,并通过扫描电子显微镜观察渗碳处理前后样品的微观形貌和WC晶粒尺寸,X射线能谱仪测量Co含量的分布,X射线衍射仪分析样品的相结构,显微硬度计测量样品表面、心部的硬度,X射线应力仪测量样品烧结表面的残余应力,钴磁测量仪和矫顽磁力计测量样品的钴磁值、矫顽磁力,对梯度硬质合金的微观结构和性能进行了分析。结果表明,通过渗碳处理可以制备出无η相的梯度WC-Co硬质合金,WC晶粒有长大的趋势,但长大幅度较小;渗碳处理后合金钴磁值增大,矫顽磁力减小;梯度硬质合金的硬度呈梯度分布,表面硬度显著高于渗碳处理前的硬质合金的平均硬度;梯度硬质合金烧结表面的残余应力为压应力,残余应力数值低于渗碳处理前的硬质合金。     

低压烧结温度对YG15粗晶硬质合金性能的影响

采用低压烧结方法制备YG15粗晶硬质合金,研究了烧结温度对硬质合金组织和性能的影响,采用扫描电子显微镜观察硬质合金显微组织,固体密度测量组件测试合金致密度,采用洛氏硬度计、万能试验机、矫顽磁力计分别测试合金的洛氏硬度、抗弯强度和矫顽磁力。对不同烧结温度下的性能比较分析得出:YG15粗晶硬质合金的孔隙度A02B00C00,硬度86.0~88.1 HRA,抗弯强度3 018~3 426 MPa,矫顽磁力5.45~6.20 k A/m,1 360、1 375℃低压烧结时,合金的密度、硬度和抗弯强度都较高,而1 390、1 400℃低压烧结时性能下降,1 375℃是YG15粗晶硬质合金的最佳烧结温度。     

Fe对凿岩用WC-Co硬质合金钎片性能的影响

本文研究了不同Fe含量对凿岩用WC-Co硬质合金钎片性能的影响,现场对比了有Fe与无Fe的WC-10%Co凿岩用硬质合金钎片的使用情况。结果表明:Fe对硬质合金矫顽磁力影响显著,随着Fe含量的增加,硬质合金的矫顽磁力、钴磁、硬度升高,WC晶粒度降低,密度、抗弯强度稍有下降。根据现场凿岩测试情况,确定了Fe在凿岩用WC-Co硬质合金钎片中的合理范围。     

HIP后续烧结对超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备超细WC-Co硬质合金。研究了1 390℃真空通Ar常规烧结后再热等静压烧结(HIP),烧结温度1 320℃,80 MPa下保温60 min对WC-Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明:1 390℃真空通Ar烧结,可获得组织细小、综合性能好的YG8、YG10超细硬质合金。其中YG8超细硬质合金硬度达93.8 HRA,抗弯强度达2 290 MPa,YG10超细硬质合金硬度达93.3 HRA,抗弯强度达2 250 MPa。真空通Ar常规烧结再HIP能提高合金的致密度,但会使WC晶粒长大,硬度、抗弯强度、矫顽磁力等性能均下降。     

石蜡工艺YG类硬质合金矫顽磁力的控制

对矫顽磁力影响因素分析得知 ,在 Co含量一定时 ,YG合金的矫顽磁力受 WC晶粒度和含碳量的影响 ,根据低、中钴合金的矫顽磁力、抗弯强度与烧结温度的关系 ,针对 WC晶粒度和含碳量这两个影响因素 ,用新试验方法得到矫顽磁力降低而抗弯强度提高的抗冲击合金。     

研磨方式对YT5牌号硬质合金性能的影响

本文以YT5牌号为研究对象,通过对烧结后合金物理性能的检测及显微结构观察,研究了研磨方式对YT5牌号硬质合金的微观结构及其性能的影响。结果表明:在总球磨时间及其它工艺参数一致的情况下,只预磨(Ti,W)C固溶体有助于提高合金中(Ti,W)C相的分散性;当只预磨(Ti,W)C固溶体时,合金的(Ti,W)C相平均晶粒尺寸会随着预磨时间的增加而增大,合金的矫顽磁力、硬度会降低;当预磨WC及(Ti,W)C固溶体时,合金的(Ti,W)C相平均晶粒尺寸会随着预磨时间的增加而降低,合金的矫顽磁力、硬度会升高;预磨WC及(Ti,W)C固溶体会在一定程度上提高合金的矫顽磁力;研磨方式的改变对合金的强度、钴磁、孔隙度无明显影响。     

WC-10%Co合金烧结过程中组织演变与矫顽磁力变化

利用矫顽磁力研究了两种不同WC粒度的WC-10%Co合金在烧结过程中组织演变。合金在1 200～1 450℃之间5个不同温度进行烧结,研究了不同温度下孔隙收缩、液相迁移、组织均匀化以及矫顽磁力变化。发现烧结过程中硬质合金组织分布经历了相对均匀到不均匀再到均匀的过程,与此同时合金的矫顽磁力经历了降低、升高再降低的过程,并且WC粒度越细的合金该现象越明显。实验结果表明合金组织越均匀其矫顽磁力越高。建立了优化的硬质合金矫顽磁力模型,模型表明硬质合金矫顽磁力由Co的磁畴以及WC/Co界面面积决定,而WC/Co界面面积受WC粒度和Co分布的影响。该模型可以很好的解释组织均匀性与矫顽磁力之间的联系。     

TiC添加对粗晶WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

选用WC、TiC为硬质相,Co为粘结相,通过湿磨、制粒、模压成形、压力烧结制备(90-x)%WC-x%TiC-10%Co(x=0, 3, 5)硬质合金。分析了TiC含量对粗晶WC-10%Co基硬质合金材料的微观组织结构、磁学性能和力学性能的影响。研究结果表明:三组硬质合金的微观组织结构取决于TiC的含量,添加TiC能起到细化晶粒的作用,在烧结过程中WC和TiC反应生成(Ti,W)C固溶体。随着TiC含量的增加,合金的钴磁、矫顽磁力和硬度均升高而断裂韧性下降。TiC含量为5%的WC-TiC-10%Co硬质合金的洛氏硬度(HRA)和断裂韧性分别为89.8和10.5 MPa·m~(1/2)。     

渗硼对硬质合金物理力学性能及耐磨性的影响

采用不同的渗硼工艺制备了渗硼厚度不同的YG11硬质合金试样。利用经典方法测定试样的密度、洛氏硬度、抗弯强度、钴磁及矫顽磁力等性能。通过金相显微镜、场发射电子显微镜观察渗硼试样断面的组织结构,采用X射线衍射仪分析渗硼试样断面的相成分。在自制的专用磨损实验机上对比了各组试样的耐磨性能。结果表明:YG11硬质合金通过气-固相渗硼处理后,断面组织可分为渗硼层、过渡层和基体3个部分。渗硼层出现了新的硬质相W2C、CoW2B2、CoW3B3等,WC晶粒细化,钴相因渗硼得到了强化。合金的耐磨参数比未渗硼时提高了14%～30%。经渗硼后硬质合金抗弯强度下降,但韧性略有提高。     

Ni含量对粗晶WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响

以WC-10%(Co+Ni)硬质合金为研究对象,在相同含量的Co+Ni粘结相中采用不同的钴镍比来研究Ni含量对WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响。结果表明随Co+Ni粘结相中的镍含量的增加,合金中显微组织结构中的粘结相的分布均匀性变差;WC晶粒的尺寸和圆度增大。合金的强度性能结果表明WC-(Co+Ni)硬质合金在粘结相质量分数为60%Co-40%Ni时抗弯强度出现最大值;随Ni含量的增加,WC-(Co+Ni)硬质合金的硬度值相差不大,但呈下降趋势;合金的密度几乎没有变化;合金的钴磁降低,磁力呈现先增后降。     

烧结工艺对超细WC-6%Co-0.6%(VC/Cr_3C_2/TaC)硬质合金性能的影响

硬质合金的性能随烧结工艺的不同而会发生变化,本文在1 380℃,经真空烧结和压力烧结(4 MPa)制备超细WC-6%Co-0.6%(VC/Cr3C2/TaC)(质量分数)硬质合金,分别采用SEM分析、XRD检测、钴磁检测、矫顽磁力检测、洛氏硬度检测、抗弯强度检测等方法,对比研究了真空烧结和压力烧结对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:与真空烧结相比,压力烧结提高了合金的相对密度,降低了孔隙度,从而提高了合金的综合性能。本次实验中,压力烧结条件下制备的合金相对密度为99.4%,孔隙度为A02B00,硬度为93.8 HRA,TRS为1 830 MPa。     

碳量及B类孔隙对WC-8%Co硬质合金抗弯强度的影响

采用粉末冶金方法制备了WC-8%Co硬质合金试样,经氢气烧结后,利用钴磁测试仪、强度测试仪、电子显微镜和金相显微镜分别对试样的钴磁和抗弯强度进行测定、对试样断口和金相缺陷进行观察。研究了WC-8%Co硬质合金抗弯强度与碳量(相对磁饱和)、金相缺陷(B类孔隙)之间的关系。结果表明:将试样碳含量及孔隙度控制在一定的范围内,可以使试样抗弯强度保持在较高的水平,当试样相对磁饱和为88%~92%,B类孔隙为B00时,合金显微组织中WC晶粒较为均匀,无异常长大情况,WC-8%Co硬质合金抗弯强度可达3 286 N/mm2;同时,抗弯强度值的大小随孔隙度的增多而下降。另外,氢气烧结后经HIP处理可以有效消除WC-8%Co硬质合金中的孔隙缺陷,从而提高合金抗弯强度,经HIP处理的试样的强度比正常样的强度高出2.3%。     

稀土Y_2O_3对WC-6%Co超细硬质合金组织及性能的影响

本文研究了在复合抑制剂(Cr3C2/VC/TaC)组成及含量不变的基础上,添加不同量Y2O3对WC-6%Co超细硬质合金的组织结构、磁性能及力学性能的影响。通过XRD以及性能测试,研究发现:在WC-6%Co超细硬质合金中添加Y2O3,能起到细化晶粒的效果,当添加0.2%Y2O3时,合金的晶粒最细,致密度最好,WC晶粒分布均匀;Y2O3会影响WC-6%Co超细硬质合金的磁性能,随着Y2O3含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低,Y2O3能有效的改善合金的机械性能,特别是其抗弯强度。结果表明,当抑制剂配方为0.8%(Cr3C2/VC/TaC)+0.2%Y2O3时,制备的WC-6%Co超细硬质合金的机械性能具有最佳值,硬度达到94.1 HRA,抗弯强度1 770 MPa。     

细WC配比对非均匀YG20C合金性能的影响

研究了碳化钨粗颗细粒搭配对YG20C合金的力学性能与组织结构的影响,即在WC颗粒平均粒径为25μm的合金中,加入不同比例的平均粒径为2.0μm的WC颗粒,构成非均匀晶粒硬质合金。结果表明,非均匀YG20C合金的硬度和抗弯强度随着细晶粒碳化钨含量的增加都是先升高再降低。当细颗粒碳化钨比例为20%(文中含量均为质量分数)时,YG20C合金的综合力学性能最好,硬度和抗弯强度都达到"双高",其值分别为HRA83.5和2 800 MPa,比均匀YG20C合金的硬度和抗弯强度分别提高HRA1.2和400 MPa。并且非均匀YG20C合金的冲压使用效果最佳。     

不同烧结温度下超细合金烧结体的密度、钴磁和晶粒度

本文研究了钴质量分数为10.5%的超细硬质合金在不同的烧结温度下的致密度、钴磁、晶粒长大等方面的变化趋势。研究结果表明:含量为10.5%的超细硬质合金,当烧结温度达到1 350℃时合金已基本致密化;在经典的WC-Co伪二元状态图表明的固相烧结阶段,随着温度升高,钴磁降低,晶粒长大以并合方式为主,可能存在少许的溶解-析出现象;在液相烧结阶段,钴磁达到稳定值后基本不变,晶粒长大以溶解-析出为主。     

Mechanical properties of a hybrid cemented carbide composite

Microstructural effects on the mechanical properties of a hybrid metal matrix composite, double cemented (DC) carbide, have been investigated. DC carbide contains granules of WC/Co cemented carbide in a matrix of cobalt. Overall composite hardness increases with decreased granule cobalt content as well as with decreased intergranular matrix fraction of cobalt. High-stress abrasive wear resistance also increases with decreased granule cobalt content and matrix fraction. Fracture toughness of the composite increases with increased cobalt matrix fraction and to a lesser extent with increased granule cobalt content. Increased granule size increases both fracture toughness and wear resistance. DC carbide exhibits a superior combination of fracture toughness and high-stress wear resistance than conventional cemented carbide. The combination of toughness and wear resistance in the composite improves with increased granule hardness.     

气压烧结硬质合金性能的研究

选用一定条件的WC粉和Co粉,生产YG6、YG11、YG8顶锤3个牌号硬质合金试样．采用气压烧结和普遍真空烧结,对两种工艺进行对比,结果表明：气压烧结硬质含金孔隙等缺陷显著降低;密度、强度等物理性能大大提高,低粘合金更为明显,气压烧结硬质合金的磁力、Co磁更为均匀,组织更细。     

矿用纳米稀土硬质合金的磨损性能研究

以石英砂为磨料,研究了YG12硬质合金的冲击磨料磨损性能与其纳米稀土添加量、硬度及断裂韧度之间的关系。结果表明,随着纳米稀土含量的增加,该硬质合金的磨损体积先减小再增大,加入1wt%纳米稀土时,其磨损量最小;随着硬度、断裂韧度的增加,合金的抗磨损性能提高。岩石颗粒的混合、粘结相的脆变和WC晶粒的破碎是矿用纳米稀土硬质合金的主要磨损机制。