高性能非均匀结构硬质合金的制备及其形成机理研究

硬质合金作为脆性材料存在韧性与硬度的固有矛盾,生产出硬度和韧性匹配良好的硬质合金,提高硬质合金的性能是当前研究热点之一。研究采用超粗、中、纳米3种不同的WC颗粒粉末,通过适当的球磨工艺及烧结工艺,制备出晶粒呈双尺度的非均匀硬质合金。研究了烧结温度对合金性能的影响,合金制备过程的组织形成机理,合金裂纹扩展的特点及断口形貌特征。结果表明:超粗、中、纳米WC颗粒粉末按照一定的质量比例配比,烧结温度为1 450℃时,制备出的非均匀硬质合金细晶粒均匀地分布于粗晶粒周围,其硬度为1 080 HV30,抗弯强度为2 690 MPa,断裂韧性为25.0 MPa·m1/2,制备的硬质合金材料的综合性能达到最优的平衡。     

制取非均匀结构WC-Co硬质合金的新工艺

非均匀结构WC-Co硬质合金既有粗晶粒合金的高强度和高韧性,又有细晶粒合金的高硬度和高耐磨性,是一种综合性能优良的硬质合金。本文所述制造这种合金的新工艺,是将钨粉、碳化钨粉、炭黑和钴粉经混合后压成坯块,在烧结炉内使其碳化烧结得到非均匀结构合金。     

3种特殊微结构WC-Co硬质合金的研究进展

研发WC-Co硬质合金新型的粉末制备方法和烧结技术以开发综合性能优良的硬质合金材料受到了广泛的重视,但关于粉末形貌结构对材料性能的影响还缺乏深入的研究。本文综述了粉末的形貌结构与3种特殊微结构硬质合金,超细/纳米结构硬质合金、中/粗晶粒硬质合金、板晶硬质合金的应用研究进展。     

功能梯度结构硬质合金研究进展

梯度结构硬质合金通过赋予制品高硬度与高韧性的性能,解决了传统均匀硬质合金耐磨性与韧性之间的矛盾问题,可应用于传统均匀硬质合金无法胜任的诸多工程领域。本文简要概述了功能梯度结构硬质合金的分类及发展历程,重点介绍了国内外WC-Co功能梯度结构硬质合金的制备技术、组织结构、材料成分和力学性能,并对功能梯度结构硬质合金的发展前景进行了展望。     

以紫钨为原料制备超细WC-Co硬质合金

超细硬质合金具有高硬度、高耐磨性等优异性能,保证超细硬质合金的晶粒度小而且均匀的一个关键因素就是以粒度细小、分布均匀的超细WC粉末为原料。超细WC粉末的制备过程中,常用的氧化物原料为蓝钨,以紫钨为原料的制备工艺报道较少。采用相同的工艺,分别以蓝钨和紫钨为原料制备出超细WC粉末,并采用相同工艺制备出超细硬质合金,对两种产品性能进行对比,发现以紫钨为原料制备出的超细硬质合金晶粒度小,强度和硬度高,具有较好综合性能。     

不同工艺条件对WC-20％Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备WC—Co粉末,分别在低压和真空条件下制备WC-20％Co硬质合金,通过对合金性能的检测和金相组织的观察,研究了球磨时间和烧结工艺对硬质合金性能的影响。结果表明,球磨时间对硬质合金性能和组织结构有明显的影响;通过控制适当的球磨时间,町提高硬质合金的硬度和高韧性;通过调节工艺,真空烧结也可以提高合金的性能,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。     

梯度硬质合金的研制

采用正碳烧结工艺研制梯度硬质合金，合理选择配方中的缺碳量以及正碳烧结工艺参数时，可生产出表面硬度高、耐磨性好，内部强度高、韧性好的梯度硬质合金。实验中，钴含量相同的梯度硬质合金比钴相均匀硬质合金的抗弯强度和耐磨性分别提高了５．５％和２５．６％。     

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。     

新型含片状晶WC-10%Co硬质合金的制备及其性能研究

通过球磨诱导生成薄片状W晶源,再引入超细黄钨(纳米W源)、碳黑(活性碳源)、钴及适量晶粒长大抑制剂(Cr_3C_2)高效球磨生成含片状晶W/Co/C复合粉末,于低压真空烧结炉中在1410℃的温度下一次碳化烧结制备了片状晶强化新型结构WC-10%Co(质量分数,下同)硬质合金,研究了20%片状W的引入对WC-10%Co硬质合金显微组织结构和性能的影响。通过比表面测定仪和费氏粒度仪测定了粉体的比表面和粒度,用扫描电镜(SEM)观察了粉末的形貌和烧结体的显微组织结构,按硬质合金性能测试标准对WC-Co烧结体的物理和力学性能进行了测定。结果表明,碳辅助氢还原球磨诱导生成含片状晶W/Co/C复合粉末,经一次碳化烧结可制备出显微组织结构明显不同于普通合金的含片状晶新型结构WC-Co硬质合金;20%片状W粉末的引入致使合金整体晶粒尺寸偏粗,矫顽磁力偏低,但其片状晶和超细晶粒均布的组织结构,不仅能有效提高合金的硬度,还能改善合金的断裂韧性。     

粉末粒度对超粗晶硬质合金性能影响的研究

超粗晶结构硬质合金拥有良好的耐磨性、韧性和抗热冲击、抗热疲劳性能,广泛应用于石油钻齿、凿岩钎具、截煤机齿、路面冷铣刨机齿、盾构刀具等地矿工具。文章对比研究了预磨细颗粒WC活化粉和纳米WC活化粉的添加对低压烧结制备的超粗晶硬质合金结构与性能的影响,采用金相显微镜和电子万能试验机等检测方法对其进行组织结构及力学性能的表征,使用扫描电镜对试样条断口进行形貌分析。研究了球磨时间、预磨粉末粒度对超粗晶硬质合金晶粒度、抗弯强度等性能的影响。试验结果表明,相比添加细颗粒WC粉,添加纳米WC粉制备的超粗晶硬质合金的平均晶粒度增加更为明显。随球磨时间增加,合金组织均匀性提高,抗弯强度升高。添加5%(质量分数,下同)预磨纳米WC,球磨18 h制备的超粗晶硬质合金晶粒度达6.8μm,抗弯强度2 640 MPa,具有最佳综合力学性能。     

梯度结构硬质合金制备技术的研究进展

随着现代化工业的迅猛发展,人们对硬质合金提出了越来越高的要求。梯度结构硬质合金利用成分或组织梯度实现性能梯度的变化,从而赋予合金整个工零件高硬度与高韧性,解决了传统硬质合金耐磨性能和韧性之间的矛盾。本文综述了目前国内外梯度结构硬质合金制备技术和工业应用的发展现状,简单介绍了不同制备技术的原理和特点,并预测了梯度结构硬质合金的发展前景。     

超细晶WC-Co硬质合金制备技术的研究

以经喷雾转化、煅烧、低温还原碳化工艺制备出的纳米晶WC-6%Co复合粉末为原料,不添加晶粒长大抑制剂,经湿磨、成形和压力烧结工艺,成功制备出WC晶粒度在400nm左右的超细晶WC-Co硬质合金,并与传统工艺制备的合金进行性能对比。结果表明:复合粉末制备的合金中WC晶粒大小、组元分布更加均匀,晶粒无异常长大现象,强度和硬度均高于传统工艺制备的合金。     

微波反应烧结制备硬质合金工艺的性能研究

WC-Co硬质合金作为一种特殊的工具材料,其具备较强的性能,能妥善解决传统硬质合金硬度和强度间的问题,实现双高的局面,所以,被广泛应用在各行业中。但从目前硬质合金研究情况来看,研究人员通过各种方法来制作纳米WC-Co粉末,但在烧结制备纳米WC-Co硬质合金方面出现很多问题,主要原因是受到烧结技术水平的限制,现存烧结技术无法合理控制烧结中WC晶粒的增长。基于此,本文将WC粉和Co粉为原料粉末,添加适量的晶粒长大抑制剂,将其放在磨机中进行湿磨,再压成生坯,然后在微波环境下进行烧结,从而分析不同因素给烧结工艺参数带来的影响,如保温时间、脱蜡时间、烧结温度等因素。     

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。     

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。     

纳米复合抑制剂对微波法制备WC-TiC-Co硬质合金组成和微观结构的影响

以纳米WC、TiC和Co粉为原料,用纳米V_8C_7-Cr_3C_2复合粉末作为晶粒抑制剂,研究了复合晶粒抑制剂对硬质合金的组成和微观结构的影响。结果表明:由微波原位合成的纳米V_8C_7-Cr_3C_2复合粉末显示出良好的分散性,主要由平均尺寸约30 nm的球形或类球形颗粒组成。WC基复合粉末经微波烧结后,主要由WC和TiC组成,并且WC衍射峰强度明显减弱。添加纳米复合晶粒抑制剂后,硬质相的分布较均匀,平均晶粒尺寸在500 nm左右。     

粗晶粒WC-Co类硬质合金研究现状

粗晶粒硬质合金具有结构缺陷少、硬度高、韧性好、红硬性高、适用范围广等特点。文章综述了粗晶粒WC-Co硬质合金分类、增韧机理及主要影响因素、粗晶粒WC粉、粗晶粒硬质合金的国内外研究进展、制备粗晶粒硬质合金的主要方法等。影响粗晶粒合金性能的主要因素有WC晶粒度、WC晶粒完整度、Co层厚度和碳含量。     

《稀有金属与硬质合金》2004年分类总目次

文章题目期页1　钨钼、硬质合金及金属陶瓷机械活化对辉钼矿浸出的影响 11氟盐溶液浸出白钨矿的热力学分析 18烧结温度对高钨重合金性能的影响 116蓝钨微观结构的研究 119纳米稀土硬质合金原料粉末的制备及研究 12 2正碳烧结法制备WC -Co梯度结构硬质合金的研究 132纳米硬质合金烧结技术进展 14 0关于WC -Co硬质合金的强度和结构问题 (Ⅰ ) 14 6一种废硬质合金环保再生新技术 2 2 1关于WC -Co硬质合金的强度和结构问题 (Ⅱ ) 2 2 9正交晶系MoO3 (β -MoO3 )的结构特征及其应用 2 35论提高钨冶炼金属回收率的有效途径 2 39肯纳金属公司…     

纳米硬质合金进展

综述了机械合金化、喷射转换、原位渗碳还原、共沉淀等多种WC Co纳米硬质合金粉末的制备方法 ,指出纳米WC Co粉末烧结过程中的致密化温度有明显的降低 ,晶粒长大趋势很强 ,同时给出了致密化后合金的显微组织、力学性能研究发展概况。提出目前存在的问题是烧结过程的晶粒长大的控制 ,采用新型的烧结手段实现快速烧结将是纳米硬质合金未来的发展方向     

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。