一种高强度、高硬度WC-6Ni硬质合金的研究

本文以Ni替代Co作硬质合金粘结剂,研究了球磨时间及Cr类、Ta类添加剂对WC-Ni合金性能的影响。在真空烧结条件下,球磨时间为54 h加入适量Ta类添加剂的WC-Ni合金样品,硬度达90.6 HRA,抗弯强度达到2 743 N/mm2,性能优于Cr添加剂合金和普通的YG6合金。     

碳化钨基硬质合金的抗蚀性

在耐蚀硬质合金中,WC基硬质合金占有很大比重,因此研究该类合全的耐蚀性是很有必要的。本文就WC基硬质合金在酸、碱中的抗蚀性及其与粘结相含量、成分以及合金中的石墨、η₁相等的关系进行了研究。并在此基础上,对低粘结剂含量的硬质合金的活化烧结进行了探讨。WC基硬质合金的耐蚀性,主要由粘结剂的抗蚀性所决定,并与其含量相关。以Ni、Mo、Co、Cr为粘结剂的合金的抗蚀性远远优于WCCo类合金。WC基硬质合金的抗蚀性与WC相晶粒尺寸及少量异种碳化物(Cr₃C₂、Mo₂C)、合金中的石墨和η₁相的存在有关。具有较好耐蚀性的低粘结剂硬质合金,可以采用化学混合制取复合粉末、强化球磨、活化烧结的工艺制备。WC-Ni·Mo·Co·Cr系硬质业合金是制作圆珠笔球的理想材料。     

WC-8(Fe, Co, Ni)RE合金性能研究

用不同比例的Fe和Ni部分代替WC-8Co合金中的粘结剂Co，再添加微量的碳粉和稀土氧化物Y2O3制得WC-8(Fe，Co，Ni)RE硬质合金，测试了其物理机械性能，研究了粘结剂各种成分及烧结温度、烧结气氛对硬质合金性能的影响。在一定的烧结工艺下，以Fe和Ni部分代替Co所制得的WC-8(Fe，Co，Ni)RE硬质合金，其性能可以达到甚至超过YG8的标准，同时对影响WC-8(Fe，Co，Ni)RE硬质合金性能的一些因素进行了讨论。     

烧结态硬质合金的HIP处理

试验表明 ,用测密度的方法来判定烧结态YG系列等硬质合金制品内有无孔隙是不准确的。通过对WC Co、WC Ni、WC Ni Co系列合金热等静压 (HIP)前后组织和性能变化的分析 ,论述了HIP工艺在粉末冶金工业中的重要地位和意义。     

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。     

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%。     

WC—Ni系硬质合金成分的无损测定原理

从推导WC-Ni系硬质合金粘结相（γ相）的比饱和磁化强度、密度、含量同γ相中钨和碳固溶度的关系出发，论述了WC-Ni系硬质合金成分的无损测定原理，WC-Ni系硬质合金的相含量、碳含量和镍含量同合金试样的密度和比饱和磁化强度间具有确定对应关系，根据该关系不仅能确定试样成分所在相区，还能精确计算各相含量和碳、镍含量。     

硬质合金电化学腐蚀行为的影响因素分析

综述了硬质合金电化学腐蚀行为的研究现状,重点分析了晶粒尺寸、粘结相成分(Co、Ni等)、烧结工艺、添加的合金元素(Cr、Ti、V、Al)等内在因素对硬质合金电化学腐蚀行为的影响,讨论了工作温度、腐蚀介质以及表面处理等外在因素对硬质合金腐蚀的影响。通过分析发现晶粒尺寸在不同腐蚀介质中的影响效果不一致,粘结相Ni比Co更耐腐蚀,合理的烧结工艺和适当添加合金元素均可提高硬质合金的耐腐蚀能力;相比工作温度,腐蚀介质对硬质合金的腐蚀影响更大,腐蚀介质不同,腐蚀行为不同,腐蚀速率也不同,对硬质合金进行表面处理也可改善其耐腐蚀的能力。     

铁镍替代钴硬质合金的微观结构与性能

以Fe与Ni部分或全部替代Co作为粘结相,制备硬质合金WC-15Fe-5Ni和WC-13Fe-3Ni-4Co,测试和分析合金的性能与微观结构,并与WC-20Fe合金和传统WC-20Co硬质合金进行对比。结果表明:WC-15Fe-5Ni和WC-13Fe-3Ni-4Co合金的致密度都达到99%以上,抗弯强度比WC-20Fe合金(1 850 MPa)和WC-20Co合金(2 720 MPa)都高,其中以Fe与Ni部分替代Co的WC-13Fe-3Ni-4Co合金,其抗弯强度和硬度都最大,分别为2 880 MPa和1 066.3 MPa。WC-15Fe-5Ni和WC-13Fe-3Ni-4Co合金粘结相中W的溶解量较少,平均晶粒尺寸小,晶粒形貌多为边界圆滑的多面体,Ni和Co固溶于Fe中,起到固溶强化作用;这2种合金的弯曲断口存在明显的粘结相塑性变形撕裂,自腐蚀电流密度分别为4.26×10~(-4) A/cm~2和1.86×10~(-4) A/cm~2,均接近WC-20Co合金的自腐蚀电流密度3.27×10~(-5),比WC-20Fe合金的自腐蚀电流密度(4.34×10~(-2) A/cm~2)低2个数量级。     

WC—11（Co—Ni）硬质合金抗压强度的研究

高的抗压强度是硬质合金的重要性能之一,但目前国内尚无统一的硬质合金抗压强度测试方法。笔者采用文中所介绍的硬质合金抗压强度测试方法测定了WC-11（Co-Ni）硬质合金的抗压强度,探讨了合金中镍、钴比与碳含量对抗压强度的影响。结果表明,对正常组织的WC-11（Co-Ni）合金,当粘结相中Ni含量由30％增至75％时,抗压强度随Ni含量及配碳量的增加而降低;当粘结相中Ni含量由75％增至100％时,抗压强度基本上不随Ni含量及配碳量的变化而变化;WC-7.7Co-3.3Ni合金及WC-5.5Co-5.5Ni合金的抗压强度高于WC-11Co合金。     

硬质合金粘结相研究进展

综述了近年来国内外关于硬质合金粘结相的研究进展,分析了Ni粘结相、金属间化合物粘结相及高熵合金粘结相替代Co粘结相的可能性,并展望了硬质合金粘结相的发展前景和今后研究开发的重点。     

Co+Ni,TiC+TaC对WC-Co基硬质合金硬度的影响

同时具有高硬度与高韧性特性的硬质合金成为近年来该领域的研究热点。对3种类型截齿制备的7个试件,采用X射线能谱仪和洛氏硬度计分别对其元素含量分布及硬度进行了检测分析。结果表明:所有的试样都是WC-Co基硬质合金;(Co+Ni)可以提高硬质合金的韧性,同时也会降低其硬度;添加剂TaC、TiC可以提高硬质合金的硬度,TaC、TiC对合金硬度的增强作用明显超过Co、Ni的削弱作用。     

特殊硬质合金的研究和生产概况

简略地介绍了作者十年来研究和生产高锰钢硬质合金、WC—Fe(Co,Ni)硬质合金和稀土WC—Ni、WC—Fe(Co,Ni)硬质合金的概况及主要结论,提出了一种改善硬质合金性能的粒度设计方法。     

含稀土的镍代钴新型矿用硬质合金的研究

介绍了一种用La(NO_3)_3掺杂WC生产硬质合金的方法,探讨了La对WC-9(Co-75％Ni)硬质合金的物理机械性能与金相组织的影响,并对合金进行了矿山现场凿岩试验。结果表明,所考察的合金其物理机械性能对合金中La含量的变化不敏感,当La_2O_3/(Ni+Co)=0.3％时,合金中WC晶粒的异常长大能得到有效抑制,合金组织均匀化程度得到改善,合金的耐磨性明显提高,达到了YJ1矿用硬质合金的水平。     

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。     

添加剂对WC-Ni硬质合金组织结构与力学性能的影响

研究了添加TaC、Cr3C2和Mo对WC-Ni硬质合金组织结构和力学性能的影响。结果表明:经1 470℃/1h真空烧结所得WC-10Ni硬质合金的致密度约为99.39%,横向断裂强度为1 819 MPa,硬度为HRA85;适量添加Cr3C2、Mo和TaC硬质相的WC-Ni基合金,其晶粒组织明显细化,平均晶粒粒径为1.03～1.31μm,且强度和硬度均显著提高,横向断裂强度可达2 000MPa以上,硬度可达HRA90以上。     

Co-Ni-Cr复合粘结相矿用合金的研制及生产

近年因Co粉价格的高位运行,以Co作为粘结相的硬质合金成本大幅度上升,同时大量的含镍中间废料得不到有效利用,故研制新的低价位复合粘结相合金的需求更加迫切。利用含Ni辊环收尘粉料、含Cr软废料及少量Co粉,配制成含钴9.5%～8.5%、镍2%～3%及铬0.13%～0.54%的矿用硬质合金,并对合金试样进行金相组织和机械性能的检测分析。结果表明:Ni、Cr的加入对合金的微观结构和性能有显著影响,含镍2%的试样硬度和纯Co粘结相合金基本相当,并且韧性超过WC-Co合金,耐磨性有所改善,且性能稳定。该复合粘结相合金已经形成批量生产,取得了可观的经济和社会效益,可为同类废料综合利用提供借鉴和参考。     

无粘结相硬质合金研究进展与应用

无粘结相硬质合金指以WC为主硬质相,粘结相Co或Ni含量低于质量分数为0.5%的WC基陶瓷材料。基于改善强韧性和抗氧化性,总结讨论了该类合金的成分和组织结构设计;也总结了其烧结方法和致密化机理、晶粒细化方法和机理及生产过程的控制难点;并指出该类合金及其应用的未来发展方向。     

机械密封端面材料WC-Ni硬质合金的研究进展

为保证机械密封装置中的密封环在工作过程中正常运转,通常要求密封副的硬环材料具有足够的强度、刚度、耐磨性和导热性能。本文综述了WC-Ni硬质合金的物理性能、力学特性、研究现状及其作为机械密封材料的应用和研究;介绍了WC晶粒、粘结剂等显微组织结构对WC-Ni硬质合金性能的影响,以及外加应力对硬质合金中各相的应变响应。根据材料特性和机械密封的使用要求,并结合当前的研究进展,对WC-Ni硬质合金作为机械密封端面材料需要进一步研究的问题进行展望。     

用镍基合金作粘结相的特种硬质合金模具材料

介绍了WC-Ni与Cr_3C_2-Ni系特种硬质合金模具材料的发展、性能特点及其应用情况,列出了一些厂家生产的典型牌号合金的性能,指出随着现代工业的发展与合金性能的改善,这两类合金的应用领域将会进一步扩大。