0.2微米级超细晶硬质合金的烧结行为

近10年来,晶粒度在0.3～0.6 μm内的超细晶硬质合金已获得充分的工业化应用.无论是基于开拓新的应用领域的需要还是继续提高现有PCB刀具的使用寿命,人们都在持续研究0.2 μm级乃至纳米品硬质合金.本研究采用传统硬质合金生产工艺制备含稀土的、0.2μm超细晶硬质合金,研究烧结温度对WC形貌、粒度及钴相大小的影响;通过扫描电镜和能谱分析观察和分析合金中碳化铬及稀土的分布.结果表明,随着烧结温度升高,WC晶粒有明显长大的趋势,且颗粒长大与颗粒形状的规则化同时进行.在传统的生产工艺条件下,纳米稀土氧化物Y2O3对WC晶粒长大的抑制作用不明显,但能抑制钴相长大.稀土作为第三相在合金中均匀分布.     

中国超细和纳米晶WC-Co硬质合金的研究开发概况

概述了我国超细和纳米晶W C-Co硬质合金的研究开发现状。我国在制备超细晶硬质合金100nm左右的纳米级粉末原料(W C,W C-Co复合粉末)的批量化生产技术及烧结过程中抑制W C晶粒长大等关键技术方面已取得重要进展,可批量生产0.4～0.6滋m级超细晶硬质合金。添加新型VC基二元晶粒生长抑制剂可实验室制备W C平均晶粒度70nm的纳米晶硬质合金并获得优异性能。在此基础上,对生产技术的重点方向进行研究开发,推动我国超细晶硬质合金向产业化发展的基础条件已趋于成熟。     

超细晶硬质合金用原料Co粉的选择

除球磨时间、碳含量、抑制剂及烧结方式对超细晶硬质合金的性能影响较大外,WC粉和Co粉原料的选择也对超细晶硬质合金有重要的影响。采用不同球形度、氧含量和硫含量的Co粉作为粘结相,在相同的工艺条件下,制备成分相同的超细晶硬质合金。通过考察制备合金的抗弯强度(TRS)、断裂韧性(KIC)和HV30等力学性能,评定不同Co粉对合金性能的影响。结果表明:在相同的工艺条件下,随着球形度增加,Co粉在混合料中分布更均匀,合金的TRS随之提高,但硬度和KIC变化不大;合金的TRS和硬度随着Co粉松装密度的增大略有下降;Co粉中氧含量及杂质(如S等)含量对超细晶硬质合金性能影响重大,过量的氧和杂质能使超细晶硬质合金综合性能大幅降低。     

烧结工艺对低Co超细晶硬质合金性能的影响

低Co超细晶硬质合金具有比常规的超细晶硬质合金更高的硬度、耐磨性、红硬性,在精密机械、加工刀具、特种耐磨材料及零件、拉拔模具等领域有其独特的优势和广泛的应用。本文以超细WC粉和球形Co粉为原料,采用真空烧结或低压烧结制备低Co超细晶硬质合金。采用低压烧结技术可成功制备出硬度为2110 HV30,矫顽力为55.7 kA/m,抗弯强度为2 250 MPa的低Co超细晶硬质合金。采用SEM、金相显微镜、维氏硬度计、矫顽磁力仪、材料实验机等研究烧结工艺对合金显微组织和物理机械性能的影响。结果表明:提高烧结温度或采用低压烧结,可以使低Co超细晶硬质合金中的孔隙度减少,强度提高。低压烧结制备的合金晶粒度大于真空烧结制备的合金晶粒度,但是采用真空烧结制备的合金中易出现WC晶粒异常长大现象。     

EBSD在超细硬质合金WC晶粒尺寸统计中的应用

硬质合金中WC晶粒度的统计随其尺寸的降低,难度大幅升高。本文作者在多次实验的基础上,成功地将电子背散射衍射(EBSD)技术应用于超细WC-Co硬质合金WC晶粒尺寸统计。以样品A合金(晶粒度约0.2~0.4μm)为例,应用EBSD统计其平均晶粒尺寸为0.36μm的同时,还与其他晶粒度统计方法进行对比分析。另外,取样品B(晶粒度约0.1~0.3μm),经两种不同的烧结工艺烧结后分别进行EBSD分析,对比分析烧结温度对超细WC晶粒长大的影响。     

超细、纳米晶硬质合金的原料制备研究

随着电子工业及汽车行业飞速发展,超细、纳米晶硬质合金需求量逐年上升。生产超细、纳米晶硬质合金的关键在于如何制备出性能优良的原料粉末和先进的合金烧结技术。本文侧重讨论采用对普通黄色氧化钨原料进行特殊的工艺处理,制备出粒度分布窄的超细、特细氧化钨产品,然后以此类产品为原料进行超细、纳米晶硬质合金的制备,并进行不同原料制备的合金性能对比。对比超细、纳米晶硬质合金性能,说明粒度细、分布窄的特细黄钨是更适合制备纳米晶硬质合金的原料。     

超细及纳米WC-Co复合粉的低成本短流程制备及应用

综述了在超细及纳米WC-Co粉末的制备研究方面国内外的相关研究进展,系统介绍了北京工业大学硬质合金研究组在研究开发超细及纳米WC-Co复合粉的原位反应合成技术、超细及纳米复合粉在金属陶瓷防护涂层及烧结硬质合金块体材料中的应用等方面开展的系列工作和取得的研究结果。以合成的WC-Co复合粉为原料,制备的超细结构硬质合金涂层、超细晶及纳米晶硬质合金块体材料均具有优良的综合性能。     

高能球磨和放电等离子体烧结制备超细WC-8Co硬质合金

以0 .8 1μm的WC粉和1.3 5 μm的Co粉为原料,采用高能球磨制备了粉末比表面积为6.82m2 ·g- 1 ,粉末粒度为5 9.4nm的WC 8Co混合粉末。将此纳米粉末采用放电等离子体烧结(SPS)制备了WC晶粒度为0 .5～0 .6μm、硬度为HRA93 .5的超细硬质合金。研究了SPS烧结温度和添加晶粒抑制剂对显微组织与HRA硬度的影响。     

WC-10Co硬质合金热压工艺与晶粒抑制剂的研究

采用粒度为0 81μm的超细WC粉和粒度为1 35μm的Co粉,通过添加Cr3C2和VC作为晶粒长大抑制剂,采用热压(HP)烧结工艺制备了平均晶粒度小于0 8μm的WC-10Co硬质合金,检测了合金的显微硬度和显微组织。研究结果表明:随着烧结温度和保温时间的增加,WC-10Co硬质合金试样的显微硬度明显升高;添加晶粒长大抑制剂有效地抑制了晶粒的长大,明显提高了WC-10Co硬质合金的显微硬度;其中采用0 8Cr3C2+0 4VC晶粒长大抑制剂的样品显微硬度最高,达到22560MPa(2256kgf/mm2)。根据本实验研究结果,晶粒长大抑制剂对WC-10Co硬质合金作用效果的顺序为:(Cr3C2+VC)>Cr3C2>VC。     

现代烧结技术在制备超细和纳米硬质合金中的应用

介绍了用于制备超细和纳米硬质合金的现代烧结技术,如压力烧结、场辅助烧结、微波烧结、 二阶段烧结等,评价了各种烧结方法,并以实验依据论证了真空烧结等普通烧结工艺在纳米硬质 合金制备中的可行性。     

纳米晶硬质合金的制备及组织性能研究

以纳米WC粉、超细钴粉为原料,通过滚动球磨制备纳米晶WC-Co混合料,经成形和压力烧结制备出纳米晶硬质合金,研究了球磨时间和烧结温度对纳米晶WC-Co硬质合金组织结构和性能的影响.结果表明:长时间滚动球磨和配合合适的烧结温度可以实现合金组织均匀细小和双高性能,当球磨时间为82 h,在1390℃烧结的纳米晶硬质合金在性能...     

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。     

从硬质合金典型材质发展看中国硬质合金工业的技术进步

中国是世界硬质合金的生产与消耗大国,中国硬质合金工业的技术现状令世人关注.本文从硬质合金典型材质与关键原料制备技术及其微观组织结构与性能特性等方面,展示了近年来中国硬质合金工业的主要技术进展.包括紫钨工艺制备的超细、纳米W粉与WC粉,紫钨工艺与WC-Co纳米复合粉工艺制备的超细晶硬质合金,超粗晶硬质合金以及原位激发自润...     

烧结方法对WC-Co硬质合金性能的影响

以原位还原碳化反应法制备的超细WC-Co复合粉为原料,分别采用放电等离子烧结、低压烧结和真空烧结工艺获得块体硬质合金,系统研究烧结方法对合金的显微组织、密度及力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结的合金中,主相为WC和Co,有少量η相(Co6W6C),低压烧结和真空烧结获得的合金中物相为WC和Co;所用3种不同的烧结方法均能获得细晶块体硬质合金,其中放电等离子烧结的晶粒最细为0.35μm;低压烧结合金具有优异的综合性能,HV30为15 121 MPa,断裂韧性为13.6 MPa.m1/2,横向断裂强度为4 210 MPa。     

基于TiAl-xCo-Mo-Ni复合粘结相的WC基超细晶硬质合金微观组织和力学性能研究

WC/Co类超细晶硬质合金是目前制备高性能金属切削刀具的理想材料,但Co是一种宝贵资源.为了寻找代替Co的粘结相并制备性能优良的WC基超细晶硬质合金,选用TiAl-xCo-Mo-Ni作为复合粘结相,并采用放电等离子烧结(SPS)制备了WC基超细晶硬质合金,分析了SPS温度和复合粘结相成分对其性能及微观组织的影响.研究结...     

真空微波烧结制备TiCN基金属陶瓷

采用高能球磨法,制备了TiCN超细粉末,并以TiCN、WC、Co、Ni、Mo2C等为原料,通过真空微波快速烧结制备了TiCN基金属陶瓷,探讨了坯料压制压力对烧结材料致密化和显微结构的影响。结果表明:高能球磨法能制备亚微米级的TiCN超细粉末;通过真空微波快速烧结可制备颗粒在1μm以下的TiCN基金属陶瓷材料;不同的压力压制成形的坯料,经微波烧结后,其性能存在差异,压制压力在300MPa时,材料的相对密度和硬度最好。     

超细硬质合金中添加抑制剂的研究进展

生产超细硬质合金的关键是粉末的制备和压坯的烧结，并且超细硬质合金在烧结过程中容易引起晶粒长大。有关研究表明在超细硬质合金中添加抑制剂可以有效地控制硬质合金中晶粒的长大。近几年以来国内外对超细硬质合金中添加抑制剂进行了大量的研究。所以，本文就超细硬质合金中添加抑制剂的作用机理、种类、方法，以及抑制剂对超细硬质合金组织和性能的影响进行了综述。     

中国超细晶粒WC-Co硬质合金研究进展

概述了我国超细晶粒WC-Co硬质合金的研究开发现状与进展。我国在制备超细晶粒硬质合金主要粉末原料的批量化生产技术及烧结过程中抑制WC晶粒长大等关键技术方面已取得重要进展，可制备出超细和纳米晶粒硬质合金，获得优异性能。在此基础上推动我国超细晶粒硬质合金向产业化发展的基础条件已趋于成熟。对超细晶粒硬质合金工业化技术开发的重点方向提出了建议。     

WC-10Co超细晶硬质合金的注射成形工艺研究

研究了WC-10Co超细晶硬质合金注射成形过程的各种影响因素,优化了球磨、注射、脱脂和烧结工艺。结果表明:在1 440℃下真空烧结1.0h得到的注射成形WC-10Co超细晶硬质合金烧结件具有最好的性能,硬质合金晶粒度为0.465μm,密度为13.99g/cm~3,HRA硬度为90.1。     

世界首条水溶化学法钨冶炼生产线投产

福建金鑫钨业股份有限公司投资建设的水溶化学法制备纳米级碳化钨钴(WC-Co)复合粉技术项目,日前建成一条年产600t的工业化生产线并正式投产,从而在全球首次将全部原料通过水溶法工业化制备纳米碳化钨钴复合粉。该项目以水溶法生产的超细纳米WC-Co复合粉末为原料,制备具有双高(高耐磨性、高韧性)特性的超细晶硬质合金,产品抗温强度可以达到4000