粘结相强化及其在辊环中的应用

低温轧制是近年钢铁企业发展线材轧制的一种新技术,强化粘结相是提高硬质合金辊环寿命的主要途径。本文从低温轧制对硬质合金辊环质量的新要求入手,综述了硬质合金辊环材料中添加合金元素强化粘结相的机理,并针对硬质合金辊环的使用工况特点,重点对Al、Ni、Cr元素强化粘结相的机理分别进行了分析。最后阐述了γ′-相强化粘结相在硬质合金辊环上的应用前景,并指出粘结相强化进一步的发展集中在解决γ′-相的室温脆性和烧结体致密化问题及建立室温下评价材料性能的指标体系。     

新型粘结相硬质合金的研究进展

介绍新型粘结相硬质合金材料的应用背景;总结Ni基、Fe基、复合金属基及金属间化合物等粘结相硬质合金材料各自的性能特点及最新的研究成果;讨论了粘结相的析出强化、第二相颗粒强化、固溶强化等强化机理;介绍了近年在新型粘结相研究中运用的新技术,特别是相图计算工具和EBSD检测技术的运用加速了新型粘结相的开发与研究;指出在研究与开发新型粘结相硬质合金材料过程中出现的问题;提出未来的重点研究应在新型粘结相材料的基础理论、新的检测手段的运用和制备工艺匹配性等方面开展。     

超细WC-Co硬质合金的组织与性能特征

综述了超细WC-Co硬质合金的组织与性能特征。超细硬质合金因其粉末原料细小,比表面积特别大,易氧化,含氧量高,氧在还原过程中对碳平衡产生了显著的影响,使碳含量的控制显得尤为重要。随着超细硬质合金粉末原料的细化,合金需要达到完全致密的烧结温度就越低。晶粒长大抑制剂的加入使超细硬质合金的收缩率曲线开始收缩温度相对要低,且收缩峰变宽;并且它对超细硬质合金的性能和组织产生重大的影响。超细硬质合金具有普通硬质合金难以达到的高硬度和强度,以及比同类普通硬质合金的高得多的矫顽磁力。     

调整粘结相和加Cr3C2对WC—10%Co硬质合金性能的影响

为了生产细晶粒和耐腐蚀的碳化钨（ＷＣ）基硬质合金，通常的做法是加入少量的碳化钨（Ｃｒ３Ｃ２）。然后，大量的Ｃｒ３Ｃ２（最高达６ｗｔ％）作为代替碳化钨加入的影响还没有作系统的研究，本文集中研究了ＷＣ－１０Ｃｏ硬质合金中，采用Ｃｒ３Ｃ２代替硬质相的影响，尝试了以Ｎｉ部分或全部地代替粘结金属钴的工作，试样使用标准的液相烧结方法制取，并对烧结孔隙度，机械性能，抗腐蚀性以及显微结构的参数进行了检验，结果证明     

钢结硬质合金中的硬质相

钢结硬质合金由硬质相和合金钢基体相构成,其所含硬质相的性质影响着钢结硬质合金的性质。本文讨论了硬质相的性质、硬质相同钢基体的相互作用以及硬质相数量的变化对合金性能的影响。这些硬质相包括WC,TiC,WC-TiC,Mo_2C,TaC,NbC,TiB_2等,其中以TiC,WC作硬质相的钢结硬质合金已有许多牌号。而Ti(C,N)钢结硬质合金还在研究之中,国外已有这方面的报道。除WC,TiC以外的其它硬质相在硬质合金中表现出不同的性质,但这是否适合于钢结硬质合金还有待于进一步研究。     

X射线衍射分析在硬质合金涂层中的应用

硬质合金涂层刀具的性能与其内在结构密切相关,特别是涂层部分。利用X射线衍射进行硬质合金涂层性能的综合分析,可测定涂层的物相组成、涂层厚度、晶粒尺寸、残留应力以及涂层中碳的含量等等。观察其衍射图谱,对各种涂层成分如:Al2O3、TiC、TiN、η相等进行分析,探讨他们对涂层刀片性能的影响;通过衍射峰强度、强度比、D值等定性分析各物相及其定性含量,确定是否存在择优取向。X射线衍射分析是一种非破坏性的测定方法,检测快速方便,有助于生产中优化涂层工艺,提高涂层的整体加工性能,对硬质合金涂层的质量控制、机理研究和新工艺的研发均有着不可忽视的作用。     

淬火温度对ZL40.5硬质合金微观组织结构的影响

传统硬质合金中硬度和韧性是难以兼得的一对矛盾体,而通过热处理改善WC-Co硬质合金结构与性能则可获得具有优异综合性能的硬质合金。本文以压制烧结制成的ZL40.5硬质合金为研究对象,在1 050～1 300℃范围内进行油性介质淬火,采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等检测方法研究了淬火温度对ZL40.5硬质合金微观组织结构的影响。结果表明:淬火过程中WC晶粒尖角溶解,形貌变得圆钝;随淬火温度升高,Co相体积分数升高,WC晶粒尺寸、邻接度略有降低;W、C原子在Co中的固溶度随淬火温度增加而增加,进而使室温下保留的α-Co含量随之增加,淬火温度在1 250℃时具有最佳结构参数。     

用超合金作粘结相的硬质合金的TEM研究

用透射电子显微镜研究了由一种Ni基超合金作粘结相的硬质合金的组织结构。结果表明，烧结后合金的粘结相γ中分布着高度弥散的γ＇相。γ＇相质点在位错网络的结点上择优形核，形貌有粒状和片状两种，大小为10um数量级。观察表明，粘结相γ与WC的湿润性良好，因此用Ni基超合金作硬质合金的粘结相，不仅可节约战略物质Co，而且有可能使硬质合金的性能提高，使用范围扩大。     

网状结构硬质合金界面钴相扩散过程研究

网状结构硬质合金是一种具有新型微观组织结构的硬质合金复合材料,而界面钴相梯度控制是网状结构硬质合金研究的关键技术。本文以YG20C作为网状合金的基体、YG6X作为团粒制备网状硬质合金试样,结合SEM、EDS等检测手段,研究烧结温度与保温时间对界面钴相扩散的影响。并通过相图计算、第一性原理等理论计算方法对钴相扩散的过程进行进一步研究证明。结果表明,当烧结温度高于1 340℃时,即使很短的保温时间界面钴相也很容易扩散均匀,当温度低于1 320℃,即使延长保温时间,核壳组织两边的钴相含量没有明显的变化,即界面钴相扩散受到了抑制。实验结果与理论计算相符合。     

工艺参数对无粘结相硬质合金性能的影响

无粘结相硬质合金是一种特殊的硬质合金,它不含金属粘结剂。本文着重论述了原始WC平均粒度、晶粒长大抑制剂加量、热等静压处理和烧结气氛等工艺参数对无粘结相硬质合金的性能的影响。     

热处理对硬质合金顶锤性能和结构的影响

研究了热处理对硬质合金各项性能的影响以及顶锤内部钴粘结相成分和结构的变化。结果证明热处理可提高硬质合金的抗弯强度、抗压强度和顶锤表层的钴粘结相固溶度及面心立方钴含量 ,从而使顶锤的使用性能得到提高     

国内外矿用高耐磨、高韧性硬质合金新技术

近年来随着国内国外采掘业的快速发展,对硬质合金材料也提出了越来越高的要求,而耐磨性和韧性在传统的同一硬质合金中却是一对此消彼长的矛盾体。本文着重列举了超细及纳米晶粒硬质合金、双粘结相结构硬质合金、双晶结构硬质合金、"高温粉末"基硬质合金、功能梯度结构硬质合金以及低钴粗晶硬质合金共六种近年来国内外实现高耐磨性与高韧性协调统一的硬质合金新技术,归纳和比较了各技术的制备工艺、技术原理、材料性能和发展状况。探讨了晶粒大小、微观结构以及所选原料性能等引起硬质合金硬度、耐磨性、强度、韧性等宏观力学性能的变化,分析了各主要因素的影响趋势,以及各种技术需要解决的问题,以期对我国发展新型硬质合金提供有益参考。     

相图在硬质合金成分与工艺设计中的应用

介绍了 C- Co- W系相图在硬质合金表面钴梯度材料研究中的应用和在渗碳合金脱碳处理中的应用 ,C- Cr- Ni系相图在制定合金烧结工艺中的应用 ,WC- Ti C- Zr C系相图在高硬度硬质合金成分设计中的应用以及 C- Co- Fe- Ni- W系相图在制定合金热处理工艺中的应用 ,同时还介绍了一种合金相图查找方法。     

真空渗碳制备双相梯度硬质合金的研究

介绍了采用真空渗碳来制备试样外层为无η相正常组织而芯部为η相且粘结相钴呈成分梯度分布的双相硬质合金的方法。试验发现，在真空烧结后期引入甲烷与丙酮蒸汽的混合气体进行摆式渗碳，是制备该类梯度硬质合金非常有效的方法。     

金刚石膜剥落后硬质合金基体的表面形态

采用ＳＥＭ,ＦＴ－Ｒａｍａｎ,ＸＲＤ和ＥＤＸＡ对ＣＶＤ金刚石膜自发剥落后的ＹＧ８硬质合金基体表面的形貌、相结构和微区化学成分进行了表征,结果表明,该表面上存在石墨碳相,呈针片状;沉积金刚石膜后基体表面的ＷＣ颗粒显著细化,表层Ｃｏ含量仍很低。     

深冷及深冷后回火处理对截齿硬质合金头耐磨性的影响

选取YG8硬质合金作为掘进机截齿硬质合金头的材料,研究深冷工艺和深冷后回火工艺对YG8硬质合金耐磨性和平均摩擦因数的影响,并通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射仪(XRD)探究两种工艺对YG8硬质合金相组织的影响。结果表明,深冷后回火处理在减少YG8硬质合金磨损量方面更明显。深冷处理在降低YG8硬质合金平均摩擦因数方面更有效。深冷处理和深冷回火后处理后YG8硬质合金的η相含量基本一致,但深冷后回火处理更容易促进η相的均匀分布。     

碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究进展

对目前国内外以金属间化合物Ni3Al、FeAl、Fe3Al为粘结相的碳化钨基硬质合金的制备方法和性能特点进行了综合评述,重点介绍了硬质合金国家重点实验室在以Ni3Al为粘结相碳化钨基硬质合金方面的最新研究成果及应用情况。结果表明:均匀细小的金属间化合物预合金粉末的制备以及适当控制界面反应是粉末冶金法制备碳化钨/金属间化合物硬质合金的有效方法。碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究方向应集中在界面问题、金属间化合物粘结相的韧化、制备工艺和综合性能评价体系的建立等几个方面。     

淬火处理对硬质合金性能的影响

硬质合金往往不能同时兼备高的硬度和高的韧性,而淬火处理可以在不降低硬度的同时提高硬质合金的韧性。通过X射线分析研究了淬火处理以后C0相的变化规律及合金表层应力的变化情况。采用电解脱溶的方法分析了淬火处理以后Co相中α-Co的含量,通过TEM分析,观察了WC棱角的情况和Co相的微观结构,分析发现,经淬火后,WC棱角普遍变为圆滑状,Co相层错密度减小,从而,有效的抑制了α-Co向ε-Co的转变,提高了硬质合金的强度和韧性。     

粘结相Co的切变机制及微观结构的研究

本文以工业纯钻粉、钴基合金、硬质合金作为研究对象,分别运用X射线衍射、金相、扫面电镜能谱、EBSD等分析技术,并结合晶体学的相关知识研究了钴的基本特性、微观结构及其切变机制。通过研磨工业纯钴粉,比较分析研磨前后X射线衍射分析结果,定性描述了钻粉的α-Co向ε-Co的转变过程;实验制备了不同固溶W含量的Co基合金,并对合金金相组织及相结构进行了分析;对淬火后的WC-10％Co硬质合金,研究了在不同回火温度、时间工艺参数条件下合金粘结相Co的微观组织结构变化规律及其主要影响因素;通过离子束抛光制样,运用背散射电子衍射（EBSD）技术研究了WC-20％Co硬质合金中的α-Co与ε-Co形貌特征及其分布状态。实验结果表明：α-Co结构的稳定性较差,α-Co向ε-Co的转变的相变驱动力仅几J/mol;固溶W含量对钴基合金中晶粒的孪晶组织有重要的影响,Co基合金中固溶的W含量越多其孪晶组织越少,且α-Co含量越多;硬质合金淬火后回火实验说明硬质合金粘结相Co的8马氏体相变过程既可在较高温度、短时间内形成变温马氏体ε-Co,也可在较低温度、长时间下形成恒温马氏体ε-Co,合金内部组织内应力的释放会引起α-Co向ε-Co的转变;EBSD分析发现硬质合金中粘结相大部分是以α-Co结构存在,ε-Co呈条带状,厚度在2μm以下,长度在6μm左右,主要分布在粘结相与WC相的界面处或较厚钴层的中间部位。文中重点论述了硬质合金ε-Co马氏体的基本特征及其切变机制。