W粉末的形貌结构对板状晶硬质合金的组织与性能的影响

采用W+Co+C(碳黑)为原料制备板状晶硬质合金,研究了不同形貌结构的氧化钨所制备的W粉末形貌结构对板状晶硬质合金组织、性能的影响。结果表明,不同于蓝钨制备的高温中颗粒W粉呈类球状或斜方十二面体结构,黄钨制备的W粉末颗粒呈多面体等轴状,更易于通过球磨获取扁平化程度高的W粉末,制备出板晶化程度高,板状晶的长、径比大,晶粒的取向性好的板状晶硬质合金。     

板状WC晶种加入对硬质合金性能的影响

通过加入板状WC晶种制备含板状WC晶粒的WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金,研究了加入板状WC晶种对两种硬质合金显微组织和性能的影响。结果表明,加入板状WC晶种后硬质合金中的WC晶粒具有明显的板状特征,WC-20%Co中的板状WC晶粒比WC-10%Co多且尺寸大。少量晶种的加入对WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金密度基本无影响,但两者的硬度和抗弯强度都有所增加,特别是抗弯强度分别提高了12%和11%。     

含板状WC晶粒硬质合金制备方法的研究

以市售W粉,Co粉和石墨粉末为原料,采用普通工艺制取WC-12wt%Co合金。合金显微组织正常,含有大量板状WC晶粒。研究表明,使用板状W颗粒粉末、提高烧结温度和延长烧结时间都有助于合金中板状WC晶粒的形成。     

W粉粒径和烧结温度对一步法制备WC-10%Co硬质合金组织性能的影响

等离子球磨“碳化烧结一步法”制备WC-Co硬质合金有利于板状晶WC的形成和形态控制。本文进一步研究了等离子球磨W-C-Co复合粉末的组织演变,着重考察原始W粉粒径和烧结温度对WC-10%Co硬质合金组织、性能的影响。结果表明,等离子球磨使W颗粒显著呈片状,并增加其中位错等缺陷,提高粉末中的变形储能,同时增加了W/C反应界面,均有利于WC板状晶的生成;随着原始W粉粒径增加,等离子球磨所制备的层片状聚集体的片径越大,其生成的板状WC晶粒也越大,板状WC晶粒的定向排列程度也越高;随着烧结温度增加,WC晶粒的长径比和板状WC晶粒的定向排列程度有所提高。当原始W粉粒径为2.5μm、烧结温度1 440℃时,所制备的WC-10%Co硬质合金样品垂直于压制方向截面的横向断裂强度、硬度和断裂韧性分别为3 542 MPa、14.896 GPa、16.73 MPa·m^1/2;平行于压制方向截面的硬度和断裂韧性为13.975 GPa、15.06 MPa·mm^1/2。     

等离子球磨技术在制备WC-Co硬质合金中的应用

本文简述了高强韧WC-Co硬质合金的发展方向,介绍了等离子球磨新技术的基本原理和方法,总结了近年来基于等离子球磨技术的"碳化烧结一步法"在制备高性能WC-Co硬质合金中的进展。等离子球磨制备硬质合金表现出3点优势:(1)显著提高了W与C反应的活性,极大地降低了WC的合成温度,有望采用"碳化烧结一步法"制备WC-Co硬质合金,简化制备工艺流程,实现节能降耗;(2)等离子球磨有利于形成板状结构的WC晶粒,并且能够较方便地控制WC的形态,为设计和调控WC-Co硬质合金的组织创造了很大的空间;(3)利用等离子球磨方法制备WC-Co硬质合金适于普通烧结的规模生产技术,所得到的材料具有优异的强韧力学性能。     

W粉球磨时间对W粉、WC粉及其制备的合金性能的影响

本文通过对粗、细两种W粉进行球磨,研究不同球磨时间下W粉粒度、形貌及亚晶尺寸的变化,再制备成WC及合金,观察其对WC及合金性能的影响。试验结果表明:随着W粉球磨时间的延长,细W粉中的团粒和粗W粉的聚集体先破碎或分离,随后钨晶粒在球的冲击下发生变形,特别是粗大钨晶粒中形成许多位错、裂纹等缺陷,导致亚晶尺寸不断变小。球磨后钨晶粒中存在的位错和表面裂纹在碳化开始时可有效提高碳原子向W粉颗粒内部的扩散速率,但这种影响随碳化温度提高或碳化时间的延长而不断减弱。随着W粉球磨时间的延长,其合金的磁力值均呈增加,表明合金中WC的晶粒度不断减小,但晶粒度的变化幅度不大;球磨时间对合金其它性能没有明显影响。长时间球磨粗W粉中出现少量扁平的W粉颗粒,在其制备的WC粉中也能发现,这可能是粗晶合金的金相组织中长条状晶粒数量增加的原因。     

(W,Mo)C粉末及(W,Mo)C-Co基硬质合金制备及性能

以WC-Mo_2C-C粉末混合物为原料,通过热压反应的方法在2 000℃的烧结温度下成功制备得到了"MoC"质量分数为5%和15%的(Mo,W)C粉末。并利用这些粉末分别在Ar和N_2气氛中烧结制备了(Mo,W)C-10%Co-VC-Cr_3C_2硬质合金。检测分析了合金的硬度HV30、断裂韧性K_(1C)、密度和磁性;并通过DTA分析测定了硬质合金的液相形成温度。结果表明,使用热压法获得的(Mo,W)C粉末制备(Mo,W)C-10%Co-VC-Cr_3C_2硬质合金,可以获得"MoC"质量分数为15%的具有低孔隙率的合金产品。当"MoC"质量分数为5%时,可以制备得到完全致密的硬质合金,其硬度HV30和断裂韧性K_(1C)均优于同粘结相含量的WC-Co硬质合金。在(Mo,W)C基硬质合金的微观结构中,发现了类似于金属陶瓷中的芯-环结构的硬质相颗粒。根据DTA曲线可以发现,与WC-Co硬质合金相比,(Mo,W)C基硬质合金具有较低的液相形成温度。     

超细WC-Co硬质合金的制备与性能研究

利用高能球磨法制备纳米级WC-Co混合粉末,采用脉冲电流烧结技术进行烧结。用能谱分析仪(EDX)对球磨后的粉末进行成分分析,用X射线衍射(XRD)对比分析球磨前后WC-Co混合粉末的衍射峰变化,用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的粉末及烧结材料进行了组织形貌观察,并测定了烧结试样的硬度。结果表明:随着球磨时间的延长,WC-Co纳米粉末的粒度逐渐变小,当球磨时间超过30h后获得了粒度为100nm以下的WC-Co纳米粉末。脉冲电流烧结后获得超细WC-Co硬质合金,与传统的WC-Co硬质合金相比,超细WC-Co硬质合金具有更高的硬度(HRA92.5～94)和耐磨性。另外通过实验获得了最佳的烧结工艺参数。     

WC－Co硬质合金的微观组织结构与性能的研究

密切结合ＷＣ－Ｃｏ硬质合金工业生产中的质量检测工作，采用ＪＣＸＡ－７３３型电子探针显微分析仪和３０１４型Ｘ射线衍射仪，对合金的微观组织结构与性能：从断口形貌、ＷＣ－Ｃｏ合金的断裂行为、孔隙、夹杂物、η相的组织成分和结构等都做了较全面系统的分析和研究，实验表明合金断裂过程主要沿ＷＣ硬质相与Ｃｏ粘结相界面断裂或通过Ｃｏ粘结相断裂，很少是ＷＣ穿晶解理断裂，同时阐明了断裂源中的孔隙、夹杂物、η相是降低硬质合金断裂强度的重要结构因素，从而探讨了ＷＣ－Ｃｏ合金断裂的机理。该分析研究为质量检测水平提高到一个新的台阶，对保证和提高产品质量都具有实际意义。     

球磨法制备Fe-1％C纳米晶及其热稳定性

微观应变的存在,获得的Fe-C纳米晶具有自发长大趋势.采用差热分析(DSC)手段研究不同等温条件下Fe-C纳米晶的热稳定性,结合晶粒长大热力学和动力学理论,求得晶界扩散激活能及稳定晶粒尺寸等参数,并分析讨论Fe-C纳米晶的晶粒稳定机制.     

含板状WC晶粒硬质合金的强韧化机制研究

通过加入2.5%板状WC晶种,制备含板状WC晶粒硬质合金,研究其强韧化机制。结果表明:WC晶粒的各向异性和形状改变诱导的Hall-Petch硬化是硬质合金硬度增加的主要原因。加入板状晶种后,裂纹在扩展过程中出现了明显的穿晶断裂和Co相桥接,增加了裂纹偏转,硬质合金的抗弯强度大大提高。不同Co含量和初始WC粉体粒度制备的含板状WC晶粒硬质合金,穿晶断裂、Co相桥接和裂纹偏转对抗弯强度增加的贡献不同。     

两步碳化制备纳米WC粉末及其合金性能

研究了两步碳化工艺对氢还原/碳化制备的纳米WC粉末及其WC-Co合金性能的影响。结果表明,WC粉末的晶粒聚集和异常粗大颗粒主要是由于碳化初期钨颗粒因烧结合并增粗,而钨粉碳化不完全主要是由于碳化后期的温度偏低,利用先低温碳化后高温碳化的两步碳化工艺不仅能够有效抑制纳米颗粒烧结合并增粗,而且可以使钨粉充分碳化,得到颗粒细小、均匀,W2C含量极少的WC粉末;采用1120℃碳化加1180℃碳化的两步碳化工艺制备出的138 nm的WC粉末,W2C含量少于0.5%(质量分数),以其为原料制备的WC-Co烧结体显微组织结构均匀,为超细晶硬质合金,综合性能优良,洛氏硬度HRA高达93.7,抗弯强度高达4380 MPa。     

Structure and magnetic properties of Nd1.5Fe10.5Mo1.5Nx prepared by mechanical milling

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＩｎ 1 990 ,ｉｎｔｅｒｓｔｉｔｉａｌｎｉｔｒｏｇｅｎａｔｏｍｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏ ｄｕｃｅｄｉｎｔｏｉｎｔｅｒｍｅｔａｌｌｉｃｃｏｍｐｏｕｎｄｓＲＦｅ12 -ｘＴｘ(Ｒ =ｒａｒｅｅａｒｔｈ ,Ｔ =ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎｍｅｔａｌｏｒｍｅｔａｌｌｏｉｄ)ｗｉｔｈａＴｈＭｎ12 ｔｙｐｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｔｏｇｒｅａｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｅｒｍａ ｎｅｎｔｍａｇｎｅｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ.Ｔｈｕｓ ,ｔｈｅＲＥ ＦｅｎｉｔｒｉｄｅｓｈａｖｉｎｇｔｈｅＴｈＭｎ12 ｔｙｐｅｓｔｒｕｃ…     

Influence of high-energy ball milling on Al-30Si powder and ceramic particulate

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨｙｐｅｒｅｕｔｅｃｔｉｃＡｌＳｉａｌｌｏｙｉｓｕｓｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙａｓｐｉｓｔｏｎｍａｔｅｒｉａｌｓｄｕｅｔｏｉｔｓｌｏｗｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍａｌｅｘｐａｎｓｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ.ＴｈｅｋｅｙｆａｃｔｏｒｗｈｉｃｈｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｈｙｐｅｒｅｕｔｅｃｔｉｃＡｌＳｉａｌｌｏｙｓｉｓｔｈｅｃｏａｒｓｅｐｒｉｍａｒｙｓｉｌｉｃｏｎｐｈａｓｅ,ａｎｄｍｕｃｈｒｅｓｅａｒｃｈｗｏｒｋｈａ…     

机械球磨对TiC/W复合材料组织性能的影响

采用机械高能球磨法制备出TiC/W纳米晶复合粉体,复合粉体经压制并在1823K烧结制备得到TiC/W复合材料.研究了机械球磨对TiC/W复合材料组织结构和力学性能的影响.结果表明,球磨后的烧结组织均匀致密,没有缝隙和空洞出现.机械球磨能够降低烧结温度,提高块体致密度和室温抗弯强度;抗弯断口形貌在球磨后逐渐变平整,断裂形貌由沿晶断裂转变为穿晶断裂.     

CNTs辅助球磨对Zr粉形貌和氧化性能的影响

研究了不同球磨时间条件下CNTs辅助球磨对Zr粉形貌和氧化性能的影响。采用XRD和SEM分析了球磨过程中Zr粉的物相组成和形貌演变,采用热重（TG）法评估了Zr粉的氧化性能。结果表明：添加CNTs辅助球磨对Zr粉的物相组成没有影响,但是会影响Zr粉的形貌和氧化性能。不添加CNTs时,随着球磨时间的增加（1 h~3 h）,Zr粉粒径持续减小,球磨3 h后,Zr粉粒径由十几 μm减小到2~3 μm。添加CNTs辅助球磨后,Zr粉的颗粒细化过程滞后,球磨初期（1 h~2h）,Zr粉粒径没有显著变化,直到球磨时间延长到3 h时,Zr粉粒径才开始明显减小。这是因为CNTs在Zr颗粒表面的黏附和CNTs在Zr粉中的团聚阻碍了磨球对Zr颗粒的机械冲击和破碎作用。与直接球磨Zr粉相比,当所得Zr粉粒径相差不大时,添加CNTs辅助球磨使Zr粉的起始氧化温度和峰值氧化温度降低了11 ℃ ~37 ℃,这是因为CNTs的良好导热性促进了Zr粉氧化过程中的传热。另一方面,球磨时间少于2 h时,Zr/CNTs混合物中Zr粉的氧化增重量比纯Zr粉的增重量略有降低,但球磨时间超过2 h时,这种趋势出现反转。前者是因为短时间球磨时,CNTs引起Zr粉的局部团聚,阻碍了团聚体中Zr粉与氧气的接触,并且混合物中的Zr粉颗粒还没有被明显细化,这都降低了Zr粉的氧化程度;随后的反转趋势是因为球磨时间增加后,混合物中的Zr粉开始明显细化,促进了其氧化反应的进行,但是纯Zr粉由于颗粒尺寸提前细化而发生了显著的自发氧化,降低了活性Zr的含量。     

晶粒长大抑制剂对超细WC-9%Co硬质合金性能的影响

在复合抑制剂(VC/Cr3C2)的基础上,添加了不同配比的TaC,研究了TaC对超细WC-9%Co硬质合金组织结构和力学性能的影响。结果表明:添加不同配比的TaC制备的WC-9%Co硬质合金的硬度随着TaC质量分数的增加先增大后减小;TaC的加入降低了W在Co相中的固溶度,从而抑制了晶粒长大。在本实验范围内,在复合抑制剂(VC/Cr3C2)质量分数为0.6%的基础上添加质量分数0.3%的TaC,经1 390℃真空烧结后,制备的超细WC-9%Co硬质合金硬度为93.5 HRA,TRS为2 370 MPa,致密度为99.5%,磁饱和强度为13.29 G.cm3/g,矫顽磁力为31.86 kA/m,此时具有较佳的综合力学性能。     

(W,Ti)C的添加对WC-8%Co合金组织和性能的影响

采用粉末冶金的方法制备了不同Ti含量的WC-8%Co硬质合金。研究Ti含量对WC-8%Co硬质合金组织和性能的影响。采用金相显微镜与扫描电镜对合金的微观结构进行分析,并测量合金的物理机械性能。结果表明:随着Ti含量的增加,WC-8%Co合金的密度随之降低,硬度随之增加,矫顽磁力先增加后降低。与添加了(W,Ti)C的WC-8%Co合金相比,未添加(W,Ti)C的WC-8%Co合金具有高的冲击韧性与抗弯强度(50.5 kJ/m~2及3050 MPa)。当Ti含量为0.1%时,合金的冲击韧性与抗弯强度急剧降低,达到0.2%时,明显回升再增加,又有所降低。