工艺参数对WC-Co硬质合金组织及力学性能的影响

研究了不同的抑制剂添加分量、模压压力、烧结温度等工艺对WC-Co硬质合金的组织结构和力学性能的影响规律和机制。结果表明,通过添加0.4wt%的VC和0.4wt%的Cr_3C_2的晶粒长大抑制剂与WC、Co复合粉末进行配比,采用100 MPa的模压压力制备出WC-Co硬质合金复合粉体压坯。将压坯放入真空烧结炉中,1450℃设定为最高烧结温度,可制得硬度为2459 HV、抗弯强度为3105 MPa、密度为15.5 g/cm~3以及致密度达到97.8%的硬质合金。     

硬质合金烧结和过压烧结成本的降低

目前大型硬质合金厂脱蜡、真空烧结或真空和过压烧结炉都是标准的,比较完善的．设备的规格,比如工作过压压力决定烧结成本、产品质量、炉子的安全性、可靠性,并最终影响产品的竞争性．炉子的主要技术要求是炉子的有效利用、环境良好的脱蜡系统、高温均匀性、冶金处理用工作气体和通过迅速冷却减少冷却时间的能力．新炉技术在工艺和成本方面均有很大优点．１真空脱蜡和过压烧结 现代硬质合金生产包括三个工艺步骤：在过压烧结炉的同一周期中要进行脱蜡、真空烧结和过压烧结,如 ＡＬＤ ＶＫＰｇｒ ５０／５０／１７０脱蜡和过压烧结炉（ …     

WC-Ni硬质合金组织结构与弱磁性研究

镍基硬质合金因具有较好的耐蚀性、弱磁性、较低的价格等特点受到越来越多的重视,生产者和使用者都迫切希望弄清其磁性能具体参数。本文通过不同工艺制备了不同镍含量和配碳量的镍基硬质合金,对其组织结构与磁性能进行了分析。研究结果表明,镍基硬质合金混合料粉末均具有一定的弱磁性,但氢气脱蜡烧结后试样均无磁性,真空脱蜡试样存在磁性,其饱和磁化强度(Ms)0.47～1.34 emu/g,矫顽力(H_c)58.93～123.86 Oe;合金WC粒径越小,合金的矫顽力越大;镍粘结相数量越多,合金的磁性越强。     

干混合对硬质合金组织结构的影响

采用扫描电镜,通过对WC原料粉末、脱蜡压坯断口与表面、合金抗弯强度样品断口与合金烧结体表面微观形貌以及合金金相组织的观察,研究了干混合对硬质合金组织结构的影响。结果表明,干混合只对压坯成形过程中粉末颗粒的压制行为与烧结过程中合金的致密化行为产生影响,不会对烧结过程中的合金化行为产生影响。压坯中的大孔洞与未压好等压制缺陷以及显著的元素分布不均匀现象难以通过液相烧结得到有效消除,会继续保留至合金中。采用干混合工艺制备合金,合金晶粒均匀、粗大,接近原料粉末的电镜观测粒度。     

纳米强化片状W/Co/C复合粉末的制备与烧结体性能

采用高效球磨细氧化钨、扁平片状W粉、碳黑、钴及适量晶粒长大抑制剂等为原料,通过碳辅助氢还原制备质量分数20%纳米钨强化片状W/Co/C复合粉末,于低压真空烧结炉中在1 410℃的温度下一次碳化烧结,制备了含片状晶WC-10%Co(质量分数)硬质合金,研究了质量分数20%纳米W的引入对合金烧结致密化及其性能的影响。对不同粉体的比表面、费氏粒度进行了测定,观察了粉体的颗粒形貌和WC-Co烧结体的显微组织,同时按硬质合金性能测试标准检测了烧结体的物理、力学性能。结果表明,采用质量分数20%纳米钨强化片状W/Co/C复合粉末,经一次碳化烧结可制备出致密化程度高的含片状晶WC-Co硬质合金;质量分数20%纳米W粉的引入利于压坯烧结收缩致密化,促进片状WC晶粒的生成,不仅有利于合金硬度(耐磨性)的提高,还因裂纹扩展机制的变化,合金的断裂韧性明显改善。     

微量钴对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响

采用Cr3C2、VC掺杂超细WC为原料和无压真空烧结工艺,通过合金微观组织结构的观察与分析,研究了添加质量分数为0.3%的Co对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响。结果表明,微量Co的存在加速了WC的烧结致密化过程,与此同时也导致了WC晶粒明显的各向异性非连续晶粒长大。在上述研究基础上,提出了一种无金属粘结相WC硬质合金的低成本制备工艺,探讨了超细硬质合金中WC晶粒生长机制,提出了超细硬质合金的质量改进建议。     

硬质合金注射成形脱脂工艺与碳含量控制

将传统蜡基粘结剂和油＋蜡改进粘结剂体系分别与粒度为1．97μm的WC-8Co硬质合金粉末混合采用注射成形法制备了全致密高强度的硬质合金。研究了注射坯在Hz中的热脱脂工艺和溶剂脱脂与其后补充热脱脂工艺，和不同脱脂工艺对脱脂坯碳含量的影响。结果表明：油＋蜡改进粘结剂体系具有更好的热脱脂和溶剂脱脂行为。通过工艺优化和碳含量控制，在真空气氛下1400℃烧结80min制备出高抗弯强度的全致密硬质合金烧结制品。     

硬质合金的物理机械性质和潜孔钻头盐浴钎焊

矿用钻头所用硬质合金通常是由两种成份组成:抗磨蚀的碳化钨(WC)和具有韧性的钴(Co)。硬质合金片是把这两种金属粉末充份混匀后压制成坯(加少量胶结剂)然后在还原炉(一般为氢气炉)或真空炉中烧结而成。碳化钨作为硬骨架以保持高的硬度,而钴则作为     

共沉淀回收硬质合金的碳含量控制

本文揭示了共沉淀回收WC－Co复合粉末的特性，探讨了用这种回收粉末制备的再生硬质合金的碳含量控制．结果表明，该回收料的还原粉末中的Co以Co3W和Co7W6化合物形式存在，是导致再生合金中WC晶粒缺隐、不连续长大粗晶WC存在和出现η相的原因；采用适当工艺规范以真空烧结可有效地对再生硬质合金进行碳含量控制．     

不同工艺制备的超细WC对合金烧结过程及其性能的影响

分别将两种工艺制备的超细碳化钨粉末制备成成分为WC+0.2%VC+0.6%Cr_3C_2+6.5%Co的混合料,测量两种混合料压坯在烧结过程中的收缩率的变化,并比较烧结后的四项性能和金相组织。研究结果表明,两种工艺制备的超细碳化钨粉末混合料表现出不同的烧结特性:1#碳化钨混合料收缩率为17.52%,收缩时间较短;2#碳化钨混合料的收缩率为18.25%,收缩时间较长。1#碳化钨混合料由于WC结晶完整、活性小,在湿磨过程中增氧较少,钴磁较高,烧结后合金的金相组织均匀,没有粗大晶粒;反之2#碳化钨混合料烧结后钴磁较低,合金的金相组织有粗大晶粒。     

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。     

Tungsten carbide platelet-containing cemented carbide with yttrium containing dispersed phase

A fine and platelet tungsten carbide patterned structure with fine yttrium containing dispersed phase was observed in liquid phase sintered WC-20% Co-1%Y2O3 cemented carbide with ultrafine tungsten carbide and nano yttrium oxide as starting materials. By comparing the microstructures of the alloy prepared by hot-press at the temperature below the eutectic melting temperature and by conventional liquid phase sintering, it is shown that hexagonal and truncated trigonal plate-like WC grains are formed through the mechanism of dissolution-precipitation （recrystallization） at the stage of liquid phase sintering. Yttrium in the addition form of oxide exhibits good ability in inhibiting the discontinuous or inhomogeneous WC grain growth in the alloy at the stage of solid phase sintering.     

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。     

碳化钨和碳化钒在固相钴中的固溶研究

分别以BET粒度为0.15μm和0.23μm的碳化钨粉末与钴湿磨压制制备成WC-90%Co试样条,分别以Fsss粒度为1.0μm和1.5μm的碳化钒粉末与钴湿磨压制制备成VC-95%Co试样条。将以上四种试样条分别于1 100、1 150、1 200℃进行真空烧结,将烧结后的试样条研磨抛光后采用X衍射仪和扫描电镜研究碳化钨和碳化钒在固相钴中的固溶情况。研究结果表明:两种粒度的WC均于1 150℃逐渐溶解到Co中形成γ-固溶体,其固溶度随温度升高而增大,1 200℃固溶完全;两种粒度的VC粉末于1 100℃逐渐溶解到Co中形成γ-固溶体,1 150℃固溶完全。     

线切割加工硬质合金模具的WC浸出机理及抑制研究

快走丝线切割工作液组成包括水、基础油、表面活性剂、爆炸剂、防锈剂、缓蚀剂、极压剂、防腐剂等,而碳酸钠是一种常用的防锈剂。本文采用实验研究与理论分析相结合的方法,通过硬质合金的浸泡实验与实际切割实验,借助扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDX)等设备,研究了碳酸钠对硬质合金中WC浸出的影响。研究结果表明:在硬质合金的线切割加工过程中,由于高温的作用,硬质合金表面的WC会由于氧化作用而生成三氧化钨,加入碳酸钠后,溶液为碱性环境,易生成钨酸根离子,三氧化钨的氧化溶解程度加剧。三氧化钨脱落之后,内层的WC继续氧化溶解促使了W的浸出,从而降低了硬质合金的硬度、耐磨性和使用寿命。在工作液中添加硼砂、油酸三乙醇胺和苯并三氮唑能够有效抑制WC的氧化溶解,减少W的浸出。     

接触材料含碳量对高钴硬质合金烧结后底部形貌及成分的影响

本文通过对硬质合金烧结中使用的5种接触材料表面进行了元素能谱分析(EDX),并使用这些接触材料对高钴(WC-22%Co)硬质合金进行烧结,利用SEM及EDX对硬质合金底部与接触材料的接触面进行了表面形貌观察和元素能谱分析,并对合金底部表面形貌和成分组成进行了分析讨论。结果表明:含碳量在79%(文中含量均为质量分数)左右的接触材料适宜高钴硬质合金的烧结,合金底部表面没有出现钴富集和WC异常长大现象;而接触材料含碳量过低(17.38%)时,合金底部出现了钴的富集,易造成合金粘附接触材料并发生化学反应;接触材料含碳量过高(≥89.99%)时,合金底部表面出现WC晶粒的异常长大,WC晶粒异常长大的形貌为典型的三角形棱柱体。     

Influences of Contents and Reaction of Carbon and Oxygen on Microstructure and Mechanical Properties of Sintered 93W-4.6Ni-1.9Fe-0.5Co Alloys

采用具有不同碳氧含量的初始粉末,利用真空液相烧结制备93W-4.6Ni-1.9Fe-0.5Co合金试样,研究碳氧含量的变化及其平衡反应对合金力学性能与组织的影响。结果表明,压坯在真空高温烧结过程中,原料自身含有的碳具有较强的脱氧能力,通过碳氧反应可减少合金中的氧、碳含量,阻止氧化物、碳化物夹杂的生成,在钨颗粒与粘接相之间形成牢固的界面。当合金总氧含量低于500μg/g时,合金的力学性能显著提高。     

硬质合金刀具钴和碳化钨的浸出研究

硬质合金刀具在高速切削时,必须使用水基加工液。然而发现使用时水基加工液会使硬质合金中的钴、碳化钨浸出。本文通过浸泡试验,借助于扫描电镜和能谱分析,研究了不同温度时三乙醇胺溶液、碳酸钠溶液和苯并三氮唑溶液对硬质合金刀具中钴和碳化钨浸出的影响。实验结果表明:三乙醇胺溶液对硬质合金刀具中的钴有浸出的作用,常温下钴的浸出率为17.32%,随着温度的升高浸出作用明显,150℃时钴的浸出率为47.72%;碳酸钠溶液对硬质合金刀具中碳化钨有浸出作用,常温下钨的浸出率为13.28%,随着温度的升高,碳化钨的氧化溶解加剧,钨元素的浸出更加明显,150℃时钨的浸出率为45.59%;苯并三氮唑溶液对硬质合金中的钴无浸出作用,对硬质合金中的钨浸出作用不明显,150℃时钨的浸出率为1.28%。     

粗颗粒碳化钨粉制取过程中的质量控制

对粗颗粒碳化钨粉制取过程中杂质含量和碳化质量的控制问题进行了探讨。指出 ,为了降低 W粉中的杂质含量 ,操作者在倒料之前一定要认真清除 W粉表面异物 ,不允许把 W粉筛上物强行擦碎过筛 ,并选用在 960℃的还原温度下性能较 Cr2 5Ni2 0更稳定的舟皿材质 ,以减少舟皿给 W粉带来的污染。此外 ,对生产场地的文明卫生也应引起足够的重视。为了提高粗颗粒碳化钨粉质量 ,宜采用加 Co、通 H2 碳化 ,且碳化温度不宜太高 ,不要超过 1 890℃。实验结果表明 ,如果氧化钨原料中存在含量偏高的、但在碳化温度下能大量挥发的某些杂质元素 ,通过工艺过程的严格控制 ,仍可生产出综合性能较好的合金。