超细WC-Co复合粉的原位反应合成及烧结致密化

以微米级蓝钨(WO2.9)、四氧化三钴(Co3O4)和炭黑(C)为原料,采用真空原位还原碳化反应制备超细WC-Co复合粉末,经过真空烧结得到WC-Co合金块体。利用扫描电镜、X射线衍射仪观察和分析复合粉末及合金显微形貌及物相组成,研究原料粉末中配碳量对WC-Co复合粉及合金物相与力学性能的影响。结果表明:所得平均粒径为300 nm的超细WC-Co复合粉末的主相均为WC和Co相,含有少量的η相(Co3W3C);原料粉末中配碳量(质量分数)为16.69%较为合适,此时可获得物相纯净、平均晶粒尺寸470 nm的超细晶WC-Co硬质合金,合金的横向断裂强度为2 464 MPa;原料粉末中配碳量为16.85%时,合金中存在少量的游离碳,横向断裂强度只有1 946 MPa。     

超细钼铜复合粉体及细晶钼铜合金的制备

采用“缺碳预还原+氢气深脱氧”方法制备了不同Cu含量（5%、20%、40%,质量分数）的超细Mo–Cu复合粉末。通过高温煅烧钼酸铵和硝酸铜混合物制备了MoO₃和CuO复合氧化物,再利用炭黑预还原脱除煅烧产物（CuMoO₄–MoO₃）中绝大部分氧的方法制备了含有少量MoO₂的超细预还原Mo–Cu复合粉体;少量MoO₂的存在可以极大降低预还原产物中碳的残留;最后,经氢还原脱除残留的氧制备得到超细、高纯度Mo–Cu复合粉体,粉体粒度约为200 nm。以Mo–Cu复合粉体为原料,经过压坯和烧结制备得到细晶Mo–Cu合金。结果表明,经过1200 ℃烧结后,随着Cu质量分数由5%增加到20%,合金相对密度由96.3%增加到98.5%,且Mo、Cu两相分布均匀。Mo–Cu合金硬度随Cu含量的增加而先增加后降低,这是由合金相对密度和铜含量对硬度的影响不同所导致的。随着Cu质量分数由5%增加到40%,Mo–Cu合金的热导率由48.5 W·m?1·K?1增加到187.2 W·m?1·K?1,电导率由18.79% IACS增加到49.48% IACS。     

固相烧结低钨含量W-Ni-Fe合金的微观结构与力学性能

采用固相烧结工艺(1 300℃保温1 h)制备低钨含量(质量分数为60%~80%)的W-Ni-Fe合金,测定合金的抗拉强度、抗压强度和伸长率,利用金相显微镜观察合金的显微组织,并通过扫描电镜(SEM)观察合金断口形貌,研究钨含量对固相烧结W-Ni-Fe合金力学性能与微观结构的影响。结果表明:随钨含量降低,合金的孔隙率和平均孔径减小,抗拉强度增大,伸长率显著提高,抗压强度变化不大。W含量为60%~80%的W-Ni-Fe合金,其孔隙率为17.8%~21.4%,抗拉强度为231~262 MPa,抗压强度2 450~2 550 MPa,伸长率为0.3%~2.3%,压拉比为9.45~11.04,都能满足易碎型穿甲弹弹芯材料的性能要求。     

一步还原法制备(W-Ti-Ta-Nb)C复合碳化物的研究

研究了一步还原法制备(W-Ti-Ta-Nb)C复合碳化物过程中,不同煅烧温度、煅烧时间和混料时间对产品固溶相比例、化合碳含量、游离碳含量的影响.通过正交试验优化得出最佳制备工艺条件为:煅烧温度2 100 ℃,煅烧时间50 min,混料时间3 h.所得复合碳化物粉末为100%的固溶相,其中化合碳的含量为10.67%,游离碳的含量为0.15%.     

VOD炉冶炼20Cr13不锈钢硅脱氧工艺

 以实际工艺流程30 t EAF-VOD-LF-模铸冶炼20Cr13不锈钢为背景,通过热力学计算,对VOD精炼硅脱氧处理后,重新造渣过程中炉渣碱度、合金含量以及钢液温度对钢液中平衡氧含量的影响进行了研究。研究结果表明：钢液中的氧含量随炉渣碱度的增加呈现明显的减小趋势,实际生产中炉渣碱度一般应确保在2以上;为了保证添加合金进行脱氧的冶炼效果,应保证钢液中的硅的质量分数在0.3%以上;降低冶炼温度有利于降低钢液平衡氧含量;炉渣碱度对平衡溶解氧含量和实际生产全氧含量的影响规律基本相同,拟合出平衡溶解氧含量与实际全氧含量之间存在线性关系。     

碳含量对金属陶瓷组织和力学性能的影响

制备4种不同碳含量Ti（C,N)基金属陶瓷,通过碳分析仪、氧氮分析仪、扫描电镜、X射线衍射仪、维氏硬度测试仪等仪器检测Ti（C,N)基金属陶瓷的合金碳、氧、氮成分、微观组织、力学性能等,分析碳含量对显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着碳含量增加,合金中氧含量降低,黏结相钴、镍中固溶的W、Mo、Ti含量降低,黑芯相减...     

大直径钨镧合金锻造棒材性能研究

采用纳米掺杂方法制备了大直径钨镧合金棒坯,通过与纯钨对比,研究了不同氧化镧质量分数的钨镧合金棒坯烧结性能以及含质量分数1.0%纳米氧化镧粉掺杂的钨镧合金锻造棒材的室温性能和高温再结晶性能。结果表明:采用质量分数1.0%、1.5%和2.0%三种含量的纳米氧化镧粉掺杂烧结后,合金掺杂分布和晶粒组织均匀,随着氧化镧含量的增高,棒坯密度逐渐降低、晶粒数逐渐越多;1.0%氧化镧粉掺杂钨镧合金棒坯经过78.7%锻造变形量后,较纯钨棒材硬度值更高,金相组织更细、更均匀,车加工后车削较长,表面光洁度较高,再结晶温度比纯钨高约150℃。     

碳氧平衡在低碳低硅钢RH轻处理工艺中的应用

通过对低碳低硅钢炼钢过程碳氧平衡进行系统计算,结合RH轻处理工艺要求,详细分析了过程碳、氧含量的控制要点,结果表明:CO分压对碳氧积的影响比钢水温度更加显著;RH生产超低碳钢时要求极限真空度和较高的平衡氧含量;RH轻处理生产低碳低硅钢的适宜条件是进站初始碳质量分数0.03%~0.04%、初始氧质量分数0.04%~0.05%、真空度5 kPa,研究规律在生产中得到了应用与验证。     

激光烧结钨基合金组织性能研究

采用激光烧结技术制备了钽、铼掺杂钨基合金,利用扫描电子显微镜、金相显微镜、X射线衍射仪和显微硬度计等设备表征了钨基合金试样的组织和性能。结果表明,激光功率及激光扫描速度是影响钨合金块体相对密度的重要因素,通过对参数的优化可获得致密的钨合金块体材料;通过粉体解吸脱氧预处理和惰性气体保护可以避免粉体的氧化;显微组织观察表明,在激光烧结过程中,试样内部发生了静态再结晶;在试样芯部形成了较粉体颗粒明显增大的等轴晶粒,在试样边缘形成了尺寸略大于粉体粒径的等轴晶粒;X射线衍射测试结果表明,加入的钽元素在钨基体中以固溶原子的形式存在;性能测试结果表明,随着钽加入量的增加,试样的密度下降,但显微硬度随之提高。     

V-Ti-Fe储氢合金的真空精炼

采用真空感应炉对金属热还原法制备的V-Ti-Fe合金进行精炼,考察金属铈对精炼效果的影响。结果表明,铈可有效脱除合金中的氧杂质,减少合金内的富钛相和硅偏聚相,降低合金的成分偏析,促进合金的吸氢活化。随铈用量的增加,脱氧效果也逐渐增强,储氢容量得到提升,当铈添加量达到合金用量的5%时,氧含量降到了0.05%,最大吸氢量和有效放氢量分别达到3.36%和1.85%。     

W质量分数对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响

采用粉末冶金法制备含不同质量分数W(20%~80%)的Mo-W合金, 研究W含量对Mo-W合金组织结构与力学性能的影响。结果表明: 烧结过程中Mo与W相互扩散形成单相固溶体。W质量分数的增加能显著降低Mo-W合金的晶粒尺寸, 经1990℃烧结的Mo-80W合金晶粒尺寸比Mo-20W合金下降了46.5%。随W质量分数的增加, Mo-W合金的维氏硬度呈“双驼峰”形变化趋势, 在W质量分数为40%与60%处出现峰值。Mo-W合金的相对密度和抗拉强度随W质量分数的增加而下降, 抗拉强度最大值出现在烧结温度为1990℃的Mo-20W合金, 达到514.83 MPa; 随烧结温度的升高, 低W含量的Mo-W合金(W质量分数20%~40%)抗拉强度呈先上升后下降趋势, 而高W含量的Mo-W合金(W质量分数60%~80%)抗拉强度逐渐升高。Mo-W合金断裂方式为沿晶断裂与穿晶断裂相结合的混合模式。     

一种制备W-Cu复合材料的新工艺

随着微电子信息技术的发展,W-Cu复合材料被用作基片、连接件和散热元件等热沉材料,因而具有更广泛的用途.采用喷雾干燥-氢还原法制备了W-10Cu、W-15Cu和W-20Cu(Cu的质量分数依次为10%、15%和20%)超细钨铜复合粉,并经过成形和烧结制得W-15Cu合金,测量了烧结后的合金导热性能.结果表明,在一定的还原条件下,可以获得粒度细小、氧含量低、钨铜复合均匀的W-Cu复合粉末;W-15Cu合金的相对密度可以达到99.34%,结构组织高度均匀、一致,热导率为184.0 W/m·K,已达到其做为热沉材料的热性能要求.     

掺杂氧化铝对纳米钨粉烧结过程的影响

以碳热预还原和氢气深还原两步制备的纳米钨粉作为烧结原料,即先通过碳黑还原脱除三氧化钨中的大部分氧,再以氢还原脱除残留的氧。该方法制备的钨粉颗粒呈球形形貌,平均晶粒度可达90 nm。同时,向钨粉中掺杂质量分数为1%和2%的氧化铝,探究了氧化铝对钨粉烧结行为的影响。通过烧结样品的断口形貌和晶粒的平均尺寸分析发现,氧化铝对烧结后期的晶粒长大有明显的抑制作用,相同的烧结温度下晶粒的尺寸随着氧化铝含量的上升而减小。在1600 ℃时,纯钨粉烧结坯的晶粒平均尺寸为2.75 μm,但添加质量分数为1%和2%氧化铝的烧结样品晶粒平均尺寸约为1.5 μm,这是由于氧化铝能有效地抑制烧结后期的钨粉晶粒长大。纯钨粉和掺杂氧化铝钨粉的烧结坯的硬度随温度升高具有不同的趋势。掺杂钨粉烧结坯的硬度随着温度的升高而升高,且其最大值高于800 HV。但是,纯钨粉烧结坯的硬度随烧结温度增加而先增加后降低,在1400 ℃时取得最大值（473.6 HV）,这是由纯钨粉烧结坯的晶粒在高温下急剧长大所导致。在烧结温度为1600 ℃时,纯钨粉、掺杂质量分数1%和2%的氧化铝掺杂的钨粉的烧结坯的相对密度依次为98.52%、95.43%和93.5%。      

微波烧结粗晶低钴YG硬质合金存在的脱碳问题及其改进

采用常规微波烧结法制备WC-Co硬质合金时,表层区域出现严重的脱碳现象,导致表层和中心区域的组织显著不同,即产生核壳结构,对合金的力学性能造成不利影响。本文作者以WC粉和Co粉为原料粉末,采用微波烧结法制备88%WC-12%Co(YG12)和94%WC-6%Co(YG6)硬质合金,在混料时添加炭黑,避免合金中脱碳相的生成。检验表明:当炭黑添加量(质量分数)接近0.2%时,YG12和YG6的抗弯强度(TRS)分别达到3 109和2 642 MPa;硬度(HRA)分别为88.7和89.8。此时,合金表面和中心区域具有一致的显微组织结构,没有发现脱碳相η(W3Co3C)。但当炭黑添加量超过0.2%时,大量析出的石墨相对合金的力学性能,尤其对硬度产生不利影响,当炭黑添加量为0.4%时,YG12和YG6的抗弯强度分别只有2 465 MPa和2 213 MPa。     

真空自耗电弧熔炼制备大尺寸TiAl基合金铸锭

通过选择合适中间合金,并控制最佳熔炼工艺,以真空自耗电弧两次熔炼制备了名义成分为Ti-32.3Al-4.7Nb-2.6Cr-0.9(W,Mo)(质量分数)的TiAl合金铸锭。该TiAl合金铸锭尺寸为160 mm×380 mm,其组分中高熔点元素Nb,W,Mo等在铸锭横截面的径向上分布均匀,O,N,H等气体间隙元素含量较低,Al元素在铸锭纵截面中心轴线上的质量分数与目标成分偏差为±0.8%,显示出优良的冶金质量。金相分析结果显示,该TiAl合金铸锭的组织为近片层组织,铸锭边缘晶粒尺寸要显著小于其中间及心部的晶粒尺寸。     

纳米Y2O3 对97W-2Ni-Fe 合金组织与性能的影响

以W、Ni、Fe元素粉末和纳米Y₂O₃粉末为原料,制备97W-2Ni-1Fe和96.5W-2Ni-Fe-0.5Y₂O₃钨合金,通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)等手段进行表征,并结合黏结相的面积分数和W晶粒接触度的分析,研究烧结温度与添加纳米Y₂O₃对高密度钨合金微观组织与力学性能的影响。结果表明:随烧结温度升高,钨合金的晶粒尺寸和力学性能明显增加。在1510℃(液相)烧结温度下,添加纳米Y₂O₃使钨晶粒尺寸从21.6μm减小至7.8μm,黏结相的面积分数从4.45%增加至5.35%,接触度为0.67,合金力学性能显著提升,抗拉强度达到611 MPa,硬度(HRC)为40.1。96.5W-2Ni-Fe-0.5Y₂O₃合金的拉伸断裂形态为黏结相的撕裂和少量W晶粒解理断裂,添加纳米Y₂O₃使得黏结相撕裂的比例增加。     

Al-3B变质对铸造Al-10Si合金显微组织与力学性能的影响

采用Al-3B对铸造Al-10Si合金进行了变质处理,运用非平衡相图和杠杆定律分析了变质处理Al-10Si合金显微组织变化规律,研究了变质处理对合金力学性能的影响。研究表明,Al-3B变质处理使铸造Al-10Si合金的凝固过冷度减小;当变质温度一定时,随着Al-3B加入量增加,铸造Al-10Si合金组织中初生α-Al相体积分数呈现先增加后减少的变化趋势,当加入0.25%Al-3B时,初生α-Al相的体积分数达到最大值42.8%,且合金中的Si相呈细小短片状或短棒状;当变质剂加入量一定时,随着变质温度的增加,初生α-Al相的体积分数逐渐增加。Al-3B变质剂加入量对Al-10Si合金抗拉强度和延伸率影响的规律与其对合金组织中初生α-Al相体积分数影响的规律完全一致,初生α-Al相体积分数和共晶Si尺寸和形态对合金综合力学性能起到决定性的作用。在740℃采用0.25%Al-3B变质处理后,铸造Al-10Si合金的抗拉强度和延伸率分别提高了11.7%和86.3%,该合金综合力学性能得到大幅提高。     

Ultrafine and nanoscaled tungsten carbide synthesis from colloidal carbon coated nano tungsten precursor

Abstract

A new process for synthesising homogeneous ultrafine and nanoscaled tungsten carbide with good stability in air from well dispersed colloidal carbon coated nano tungsten precursor with highly agglomerated nanoscaled tungsten powder as starting material in a cost effective way is introduced. It is shown that hydrogen atmosphere facilitates the carbon and tungsten reaction process. Inheritance character in grain size distribution of tungsten carbide from tungsten starting material with BET calculated grain size of 46·1 nm has been observed. When the carburisation temperature increases from 1000 to 1300°C, the Brunauer–Emmett–Teller calculated grain size of tungsten carbide powder increases from 68·6 nm to 339·4 nm and the oxygen content decreases from 0·44 to 0·10%.     

硅质量分数对CSP生产DP600相变规律及工艺的影响

基于C Si Mn Cr Mo系600 MPa级热轧双相钢的组分，设计了不同硅质量分数(0.55%和1.17%)的两种试验钢。采用Gleeble 3500热模拟试验机测定了两种试验钢的连续冷却转变曲线，分析了硅质量分数对试验钢连续冷却过程中组织转变的影响，并研究了硅质量分数对短流程生产中温卷取型热轧双相钢生产工艺的影响。结果表明，相对于w(Si)=1.17%，w(Si)=0.55%使铁素体开始转变温度降低40~50 ℃，明显缩短了铁素体转变的孕育期，并增加了铁素体的体积分数。在CSP线上生产时，低硅钢的终轧温度可控制为820~830 ℃，低的终轧温度使铁素体相变时间增加2.2 s左右，铁素体转变量增加，且后续相变过程中可避免非马氏体组织的出现。因此，低硅钢适合在CSP短流程线上生产中温卷取型热轧双相钢。