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。     

添加TaC和Y2O3对超细YG6硬质合金组织及性能的影响

研究了在不改变原有晶粒长大复合抑制剂Cr3C2/VC组成及含量基础上,再添加不同量TaC和Y2O3对YG6超细硬质合金力学组织和性能的影响.结果表明,TaC能明显抑制YG6合金晶粒的长大;添加0.1％TaC并在1 380℃下加压烧结制备的YG6合金,其致密度、硬度、抗弯强度均达到最大值,分别为99.88％、HRA 93.8和1 800 MPa.添加0.1 ％Y2O3也可抑制YG6合金晶粒的长大,但对合金其他方面的影响不明显.     

微波烧结YG12硬质合金脱碳的控制

通过在混合料中增加炭黑和在填料中添加炭黑两种方法,来抑制微波烧结YG12硬质合金在微波烧结过程中出现的脱碳现象,从而提高微波烧结硬质合金的性能.结果表明:在混合料中添加炭黑可以抑制合金的脱碳行为,当炭黑添加量为0.4％(质量分数)时,合金的抗弯强度较理想,合金抗弯强度可达2 250 MPa;而通过在填料中添加炭黑有效抑...     

添加纳米Ti(C,N)对粗晶WC-8Co硬质合金微观组织和力学性能的影响

将粒度为0.2μm的Ti(C,N)纳米粉末添加到粗晶WC-8Co硬质合金中，采用低压烧结技术制备了WC-xTi(C,N)-8Co系列硬质合金。利用XRD、SEM和EDS研究了添加纳米Ti(C,N)的硬质合金试样的物相组成和微观组织，并分析和讨论了合金的钴磁、矫顽磁力、洛氏硬度和抗弯强度等性能。结果表明，添加纳米Ti(C,N)烧结后的合金均出现了典型的Ti(C,N)芯-环结构，提高了硬质合金的硬度。然而，微量的Ti(C,N)添加会导致合金的力学性能下降，当添加量达到5%时，合金的综合力学性能最好，但当添加量达到15%以上时，基体出现脱碳相，导致合金的抗弯强度大幅下降。     

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1 390℃烧结的纳米晶硬质合金在性能双高属性上明显优于1 410℃,且其抗弯强度为4 830 MPa、硬度为2 010HV3。     

低压烧结温度对WC-6Ni无磁硬质合金性能的影响

以超细WC粉和羰基镍粉为原料,通过添加少量添加剂、碳粉、钨粉,并采用低压烧结的方法制备出WC-6Ni无磁硬质合金。研究了低压烧结温度和配碳量对WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度呈现出不同的变化趋势,当配碳量为5.98%时,合金的金相孔隙度评级为A02B00C00。     

低压烧结温度对WC-6Ni无磁硬质合金性能的影响北大核心

以超细WC粉和羰基镍粉为原料,通过添加少量添加剂、碳粉、钨粉,并采用低压烧结的方法制备出WC-6Ni无磁硬质合金。研究了低压烧结温度和配碳量对WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度呈现出不同的变化趋势,当配碳量为5.98%时,合金的金相孔隙度评级为A02B00C00。     

真空烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备WC-13(TiC+TaC)-8Co-1(VC+Cr3C2)硬质合金,研究了不同烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金微观组织、力学性能和磁性能的影响。结果表明,提高烧结温度有利于提高合金的致密度,但是过高的烧结温度会导致晶粒长大,使合金致密度下降;合金的硬度、抗弯强度和矫顽力随着真空烧结温度的提高先增大后减小;相对磁饱和强度随着烧结温度的升高呈现下降的趋势;1 400℃烧结的合金综合性能较好,合金的相对密度99.6%、抗弯强度1 992 MPa,硬度92.3 HRA,矫顽力34.3 k A/m,相对磁饱和强度为76.5%。     

烧结工艺对D152mm YG6两面顶锤使用寿命的影响

采用排水法、SEM、EDS、三点弯曲法等研究了烧结温度与时间对D152mm YG6硬质合金两面顶锤轴向烧结密度分布、微观组织、硬度及抗弯强度的影响,实际考核了顶锤的使用寿命。结果表明:两面顶锤采用YG6合金,在烧结温度1 390℃下真空烧结6 h,可以获得WC晶粒细小、WC/WC晶粒邻接度较低、平均寿命达2 408次的D152mm两面顶锤。     

H_2对预烧结后的WC-11.2Co-0.3TaC硬质合金组织及性能的影响

以二次烧结过程中是否通入H_2的两组WC-11.2Co-0.3TaC硬质合金为研究对象,采用金相显微镜观察、物理化学性能检测等分析测试方法,研究了H_2对预烧结后的合金组织及性能的影响。结果表明:经850℃预烧结后试样的氧含量受放置时间的影响,放置时间越长,试样中的氧含量越高,当放置时间超过12 h后,氧含量基本稳定在0.22%左右。二次烧结过程中H_2的介入能较好地保护WC-11.2Co-0.3TaC硬质合金中的碳含量,使其相对磁饱和强度维持在94.9%左右,而较高的碳含量导致出现了较多欠匀的WC晶粒,同时也造成合金密度、硬度、矫顽磁力及抗弯强度下降,相比于未使用H_2的二次烧结试样,抗弯强度降低了604 N/mm~2。     

YG8N硬质合金

为了提高硬质合金质量,株洲硬质合金厂在原有YG8合金的基础上,开展了添加稀有金属碳化物NbC的试验研究工作。经过近两年大量的小型试验和大批试生产及广泛的使用试验,研制成功了添加1％NbC的新牌号YG8N合金。由于NbC的加入,合金结构改善,WC晶粒细化,使合金的抗弯强度在接近YG8     

烧结温度对不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金的影响

采用不含氮硬质合金原料,通过在梯度烧结工艺之前添加一步微压氮化烧结工艺制备脱β层梯度硬质合金;采用SEM观察合金表层的组织结构,图像分析工具测量脱β层的厚度。结果表明:在添加微压(氮气分压为0.5kPa)氮化烧结工艺的情况下,编号Co-8梯度硬质合金在1 420、1 450、1 480℃,1h的烧结工艺下形成脱β层的厚度分别为8、13、24μm;而编号Co-6梯度硬质合金在1 420℃时所形成的脱β层的厚度接近于零,在其他两种烧结温度下,所形成的脱β层的厚度也明显低于编号Co-8梯度硬质合金。与添加Ti(C,N)的原料相比,在相同的烧结工艺下,本文所采用的不含氮原料制备梯度硬质合金的脱β层厚度也明显降低。     

WC-Fe-Ni-Co硬质合金真空烧结工艺研究

用真空烧结的方法成功制备了具有优异性能的WC-Fe-Ni-Co硬质合金,研究了烧结温度和烧结时间对硬质合金组织和性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高和烧结时间的延长,合金的晶粒尺寸逐渐增大,矫顽磁力逐渐降低。在较低的烧结温度下合金中存在大量的孔隙,并且有不均匀粘结相分布,当烧结温度升高到1380℃,合金具有最小的孔隙度和最高的硬度、抗弯强度和断裂韧性。随着烧结温度的继续升高,合金的孔隙稍微变大,力学性能稍微减小。合金在1380℃下烧结30 min基本达到致密,但有部分粘结相聚集出现,随着烧结时间的延长硬度逐渐降低断裂韧性和抗弯强度逐渐升高。当烧结时间为60 min时,合金均匀性最好,具有最高的抗弯强度,继续增加烧结时间抗弯强度稍有降低。WC-Fe-Ni-Co硬质合金在1380℃下烧结60 min具有最佳的力学性能,其硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为935 MPa,22.47MPa·m1/2和2896 MPa。     

(V,Cr, W)C复合粉末对WC-11Ni硬质合金微观组织及力学性能的影响

以Cr₂O₃、WO₃、V₂O₅和炭黑为原料，采用碳热还原法在1 500℃下反应2 h制备了(V,Cr, W)C复合粉末。采用XRD和SEM对(V,Cr, W)C复合粉末的相成分和显微组织进行了表征，研究了复合粉末的添加方式及含量对WC-11Ni硬质合金组织及力学性能的影响。结果表明，添加(V,Cr, W)C复合粉末的合金力学性能获得了显著提升，其抗弯强度、维氏硬度以及断裂韧性比未添加复合粉末的试样分别提高了19.97%、19.61%、12.18%。同时，添加(V,Cr, W)C复合粉末的合金性能优于添加(V,Cr)C复合粉末和添加WC+Cr₃C₂混合粉末的合金试样。另外，随着(V,Cr, W)C复合粉末添加量的增加，合金的抗弯强度、维氏硬度及断裂韧性均呈先增大后减小的变化趋势；当(V,Cr, W)C复合粉末的添加量为0.6%时，合金的抗弯强度、维氏硬度和断裂韧性达到最大值，分别为2 835 MPa、1 671 MPa、15.1 MPa...     

Y_2O_3对YG10超细硬质合金组织和性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备YG10超细硬质合金。研究了Y2O3含量对YG10硬质合金组织结构、磁学性能和机械性能的影响。研究发现:Y2O3的加入可提高合金致密度、硬度和抗弯强度,随着含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低。加入质量分数为0.4%,球磨时间为120 h的Y2O3,YG10超细硬质合金的综合性能最佳,平均粒度为0.3μm,硬度达到92.4 HRA,抗弯强度达到1950 MPa。     

Co对原位合成WC-6Co复合粉末制备 高性能硬质合金的影响

将原位合成的WC-6Co复合粉末添加到300 L、转速50 Hz滚动球磨中湿磨，添加Co粉、晶粒长大抑制剂、石蜡、酒精，湿磨48 h，卸料、过孔径45 μm筛，采用闭式压力喷雾干燥塔制备得到WC-7Co~WC-15Co混合料粉末，对制备混合料粉末形貌、粒度分布、物相、成分进行分析，结果表明:添加Co粉配成WC-Co混合料，当混合料的Co质量分数超过10%，团聚现象明显增强，团聚颗粒明显增大；随着添加Co粉质量分数增加，混合料中氧质量分数增高，松装密度不断减小.将制备得到的WC-7Co~WC-15Co混合料掺成型剂，挤压成型，低压烧结等工序制备超细YG7X~YG15X硬质合金.研究添加不同Co质量分数WC-6Co复合粉末制备YG7X~YG15X超细硬质合金，Co对制备硬质合金的金相组织、形貌、物理力学性能的影响，结果表明:随着添加Co质量分数增加，制备的超细硬质合金硬度、密度不断降低，抗弯强度和断裂韧性先增大、后减小；制备的超细YG7X硬质合金的硬度最高HV₃₀为2 150，抗弯强度最低为3 200 MPa；制备YG10超细硬质合金的抗弯强度最高为4 950 MPa，断裂韧性最高为11.8 MPa·m1/2.      

Ce和Y对YG6硬质合金组织及性能的影响

以白钨为原料,采用常规硬质合金烧结工艺制备了稀土WC-6%Co硬质合金,通过XRD、SEM以及性能测试等方法研究了稀土对合金组织结构、磁性能及力学性能的影响。结果表明,添加0.12%(质量分数)Ce或Y有利于Co相分布均匀且提高了α-Co相的比例,Ce-YG6和Y-YG6合金钴磁分别达到了5.28%和5.35%;YG6合金晶粒得到细化,Y-YG6合金平均晶粒尺寸为0.92μm;Y-YG6合金的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到了HRA92.5、2610 MPa和13.26 MPa·m~(1/2),分别提高了1.65%、50.61%和11.24%;稀土YG6硬质合金的矫顽磁力最大增幅达24.14%;稀土与合金中的Ca、Si、S和O等杂质元素反应形成的化合物起到净化晶界和相界的作用;添加稀土后,白钨制备的YG6合金性能优于黑钨制备的YG6合金性能。     

Mo2FeB2基新型硬质合金的制备

本文采用真空反应烧结法原位合成制备了Mo2FeB2基新型硬质合金,研究了Mo2FeB2基新型硬质合金及烧结温度和保温时间对合金组织和性能的影响.利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对试样的组织和物相进行了分析,测定了试样的密度、抗弯强度(TRS)和硬度(HRA).实验结果表明,提高烧结温度或延长保温时间都会导致合金中的Mo2FeB2颗粒形貌从近球形向长条形转变,导致抗弯强度降低.本实验烧结温度为1 270℃,保温0 min时获得的硬质合金的组织和性能最佳,其抗弯强度为1 780 MPa,硬度为86HRA.     

镧元素对钨钴硬质合金的影响

通过正交设计实验方法分析了合金元素对钨钴硬质合金YG6性能的影响规律。结果表明镧元素能同时提高YG6硬质合金抗弯强度11％,HRA.硬度值0.2.计算确定出制备过程的最优工艺参数为:烧结温度在1396～1410℃,镧含量在0.92％～1.04％范围内。镧元素对结构的影响表现为:细化WC晶粒。     

W-Ni-Cu-Sn系高比重合金的研究

本文研究了烧结温度、保温时间以及添加锡对W-Ni-Cu合金性能的影响。结果表明,不添加锡的93W-Ni-Cu合金与添加1%Sn的85W-Ni-Cu-Sn合金相比,其烧结温度由1320℃降至1140℃,即烧结温度降低约200℃;抗拉强度从686N/mm2提高到980N/mm2;热膨胀系数提高了28%。获得了较好的综合性能。