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。     

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。     

渗碳工艺对WC-Co梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响

对缺碳硬质合金采用渗碳处理制备梯度硬质合金,利用显微组织分析和维氏硬度测试等方法,研究渗碳工艺对梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响。结果表明：渗碳处理后随着渗碳时间延长,梯度层厚度增大,长时间渗碳还会出现梯度结构消失现象;渗碳时表面层WC晶粒长大,且渗碳时间越长晶粒长大越严重;渗碳后梯度硬质合金的表面硬度明显提高;渗碳后合金的表面硬度明显高于烧结态合金的表面硬度;随着渗碳时间的延长,合金表面硬度先增大后减小;合金的硬度在截面上沿梯度方向呈连续梯度变化,合金表面层因WC含量较高、钴含量较低而具有较高的硬度,中间层因钴含量较高、WC含量较低,其硬度较低。     

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。     

基于钴、碳迁移动力的梯度硬质合金制备与材料特性研究

功能梯度硬质合金(FG WC-Co)与WC-Co相比能够提供优异的硬度和断裂韧性组合。基于液相Co从高Co含量向低Co含量、从高C含量向低C含量迁移的钴、碳迁移动力,本文设计了富碳高钴的WC-15%Co和贫碳低钴的WC-6%Co双层样品。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了双层硬质合金的微观结构与力学性能。结果表明双层样品中Co相从富碳高钴层向贫碳低钴层迁移形成梯度结构,并且两层间C含量差别越小,Co浓度梯度越大;高钴层中WC晶粒尺寸比低钴层的大,并且两层间C含量差别越小,WC晶粒尺寸差别越大;随着两层间C含量差别减小,矫顽磁力(Hc)减小,钴磁(Com)增加;硬度从1 260 HV至1 408 HV逐渐升高,从WC-15%Co面加压测的抗弯强度2 612 MPa高于从WC-6%Co面加压测的抗弯强度2 388 MPa。     

微量铁对YG8硬质合金硬度、磁性能及孔隙度的影响

以钨粉筛上物制备的碳化钨为研究对象,采用湿磨、压制、真空烧结制备了YG8硬质合金,研究了WC中铁含量分别为0.33%和1.08%时,其加入量对YG8硬质合金矫顽磁力、钴磁、硬度及微观组织的影响规律。研究结果表明:含微量Fe的WC粉末结晶不完整、团聚严重;随着铁含量的增加,硬质合金的密度逐渐下降,而钴磁逐渐增加;随着铁含量的增加,硬质合金的矫顽磁力和硬度先下降再增加;当铁含量增加到一定值时硬质合金的孔隙度开始明显增加。当硬质合金中铁含量控制在0.3%以下时,可烧结出致密化程度高的YG8硬质合金,其孔隙度达到A02B00。     

WC-Co硬质合金结构参数对烧结表面残余应力的影响

通过建模分析和实际测量,对WC-Co硬质合金结构参数与烧结表面残余应力之间的关系进行了研究。结果表明,硬质合金的结构参数对烧结表面残余应力有很大的影响。相同WC粒径条件下,随Co相体积分数的增大,硬质合金烧结表面残余应力的数值增大。当Co相体积分数固定时,增大WC颗粒的粒径,可明显降低硬质合金烧结表面的残余应力。实际测量结果与分析结论相吻合。     

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。     

基体碳含量对梯度结构硬质合金微观结构与性能的影响

Co相梯度结构硬质合金与传统硬质合金(WC-Co)相比具有良好的硬度和韧性组合。本文通过固体渗碳烧结处理制备出了Co相梯度结构硬质合金,研究了贫碳量对固体渗碳后硬质合金中Co相梯度结构、力学性能的影响,探索了Co相梯度结构的形成机制。结果表明,贫碳合金碳含量越低,η相体积分数越大,渗碳时需要消耗更多的活性碳原子,渗碳烧结后,Co相梯度结构厚度减小,富钴层厚度增加。Co相梯度结构硬质合金中,由于存在Co相梯度结构,硬质合金内部硬度呈现由高(1 600 HV5)到低(1 300 HV5)再到高(1 600 HV5)的变化,合金抗弯强度较传统硬质合金有所提升,碳含量为5.26%的贫碳合金在渗碳烧结后抗弯强度为2 860.1 MPa。     

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。     

碳含量对WC-Ni-Co-Cr硬质合金组织与性能的影响

本文采用经典硬质合金生产工艺制备粘结相含量15%和20%(质量分数)的WC-Ni-Co-Cr硬质合金,研究了碳量变化对WC-Ni-Co-Cr硬质合金组织与性能的影响。结果表明:WC-Ni-Co-Cr硬质合金组织结构的变化受合金碳含量的控制,渗碳合金,WC相平均晶粒尺寸增大。添加Cr3C2会对Co+Ni复合粘结相硬质合金两相区宽度范围产生影响,使两相区碳含量上限降低。WC-Ni-Co-Cr硬质合金的钴磁随着碳含量的增加,先增大后略微降低,在碳饱和区内出现峰值,与粘结相含量相当的WC-Co合金相比,WC-Ni-Co-Cr合金的钴磁大幅降低。合金的矫顽磁力和硬度均随着碳含量的增加,先增大后减小,其变化规律存在良好的相似性,粘结相含量15%的合金,其硬度和矫顽磁力值较粘结相含量20%的合金高。随着碳含量的升高,合金抗弯强度增加,当合金中出现石墨相后,抗弯强度急剧下降。在本实验条件下,粘结相含量为15%时,BCtot为-0.02%合金的综合力学性能最优;粘结相含量为20%时,BCtot为-0.08%合金的综合力学性能最优。     

超细WC-Co硬质合金的磁学性能研究

论述了超细WC-Co硬质合金磁学性能与成分和显微结构的一些关系,以及晶粒长大抑制剂VC,Cr3C2对矫顽磁力和磁饱和的影响。可以用磁学性能对硬质合金的硬质相晶粒度、碳含量等进行检测。     

烧结气氛对Ti（CN）基金属陶瓷饱和磁化强度的影响

用X射线衍射、电子背散射像、钴磁仪和矫顽磁力计分析研究了烧结气氛（真空，N2，Ar）对Ti（C，N）基金属陶瓷合金的化学成分、饱和磁化强度和矫顽磁力的影响。结果表明：金属陶瓷混合料压坯在Ar气、真空、N2气等3种不同的气氛中烧结后，相应合金的碳、氮、氧总量依次增加，相应合金中粘结相的晶格常数依次减小，饱和磁化强度依次增大。Ar气和N2气烧结造成金属陶瓷合金的组织结构不均匀，N2气烧结影响更大，矫顽磁力出现异常。钴磁和矫顽磁力可以作为金属陶瓷合金化学成分和组织结构变化的一个判据。     

真空烧结金属陶瓷磁学性能的研究

用背散射电子像、钴磁仪、矫顽磁力计、化学分析等手段研究了真空烧结金属陶瓷合金的成分、晶格常数与其钴磁及矫顽磁力的关系。试验结果表明:金属陶瓷合金的钴磁和矫顽磁力随着合金中碳、氮、氧总含量的增加而增大;金属陶瓷的钴磁和矫顽磁力具有很强的正相关性。钴磁能用来表征金属陶瓷合金中碳、氮和氧总量的变化;矫顽磁力不能作为评价金属陶瓷硬质相颗粒大小的判据。碳、氮、氧总含量较低时,金属陶瓷合金没有磁性。     

淬火与深冷处理对YG6硬质合金微观结构与性能的影响

本文以压制烧结合成的YG6硬质合金为研究对象,采用扫描电镜(SEM)、电子探针(EMPA)及X射线衍射(XRD)检测方法研究了淬火及深冷处理对YG6硬质合金微观结构的影响,并且测量了合金的相关性能,如硬度、抗弯强度及表面残余应力等。结果表明:淬火处理合金中的面心立方α-Co含量提高,W在Co相中的固溶度增加。深冷过程中由于发生Co相马氏体相变使密排六方ε-Co的含量提高,W在Co相中的固溶度降低。YG6硬质合金的硬度、钴磁等性能受到了影响,合金的抗弯强度以及表面宏观残余应力都呈增加趋势。     

WC-Co梯度硬质合金的制备及渗碳对其组织的影响

采用光学金相检测、扫描电镜分析、能谱分析等方法对WC-6Co硬质合金渗碳处理后的成分和梯度组织结构进行分析.结果表明:对硬质合金渗碳处理后可形成显微组织和钨、钴含量的梯度分布,其特征是合金表层和次表层的η相已经完全消失,属正常的WC γ两相组织,合金的芯部依然是含η相的三相组织,中间形成了一个富钴层;碳原子的扩散和液相钴的流动是形成梯度的原因;在各渗碳温度下,合金的梯度结构厚度均随渗碳时间的增加而增加;在渗碳时间和渗碳温度相同的情况下,合金的梯度层厚度均随合金初始总碳含量的增加而增厚.渗碳处理后外表面的WC晶粒可能会产生一定的粗化现象.     

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.     

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—Co硬质合金中Co—W—C化合物的X射线测定法

根据烧结过程中W和Co元素的质量守恒,推导得到烧结WC-Co硬质合金中WC和η_1相(W_3Co_3C)含量间的关系式,进而导出WC相和η_1相的关系系数K_(wc)_η(相对K值)表达式,从而建立了一种用X射线法测定WC-Co合金中缺碳的M_6C型和M_(12)C型Co-W-C三元化合物含量的方法。     

激光冲击对WC-Co硬质合金微观结构和残余应力的影响

目的提高硬质合金表面残余压应力和显微硬度,为后续研究激光冲击对硬质合金刀具耐磨损性能的影响提供指导依据。方法采用脉冲波长为1064 nm、脉冲宽度为15 ns的Nd:YAG激光器,对WC-Co硬质合金表面进行冲击强化处理。通过数字显微硬度计、X-350型残余应力测试仪,分别评价激光冲击前后硬质合金硬度和残余应力的分布,并通过扫描电镜对其表面形貌、截面微观组织进行分析。结果激光能量为5 J时,表面存在大量孔洞,WC晶粒未发生变化。激光能量高于10 J时,孔洞和凹陷区基本消失且表面WC晶粒细化。经激光冲击后,表面形成10~23?m的致密层,在塑性变形区γ相均匀分布。与未冲击表面相比,冲击后的显微硬度和残余压应力分别提高34.2%、77%,且平均摩擦系数由0.5033降低到0.4214。结论激光冲击改善了WC-Co硬质合金微观组织结构和残余应力状态,提高了硬度,有利于提高WC-Co硬质合金的耐磨性。