含碳量对WC-13Co硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备了不同碳含量的WC-13Co细晶粒硬质合金。采用X射线衍射、SEM、自动钴磁仪、矫顽磁力测量仪等分析方法,研究了含碳量对细晶粒WC-13Co硬质合金表面组织及性能的影响。结果表明,随着含碳量的增加,合金中石墨相逐渐增多,WC颗粒长大;烧结后含0.2%C的WC-13Co硬质合金只存在(WC+γ)相,抗弯强度达到最大值3 730 MPa,断口中存在很多韧窝;随着碳含量的增加,合金的硬度下降,矫顽磁力降低,而磁性钴含量不断升高,但均小于原始钴含量。     

WC-Co硬质合金成分的磁性测定原理

推导了WC—Co硬质合金及其粘结相（γ相）的比饱和磁化强度4πσ。同γ相中钨和碳固溶度Xw、Xc及合金的真实钻含量Xco（质量分数）间的定量关系式：4πσ=4πσγ·XCo／（1—Xw—Xc）,4πσγ=2020-4408Xw＋28527Xc;提供了一种完全用磁性数据（Ms、4πσ）定量测定WC—Co硬质合金的碳含量和真实钴含量的实用方法,讨论了该方法的精度和应用范围。     

Ni含量对粗晶WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响

以WC-10%(Co+Ni)硬质合金为研究对象,在相同含量的Co+Ni粘结相中采用不同的钴镍比来研究Ni含量对WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响。结果表明随Co+Ni粘结相中的镍含量的增加,合金中显微组织结构中的粘结相的分布均匀性变差;WC晶粒的尺寸和圆度增大。合金的强度性能结果表明WC-(Co+Ni)硬质合金在粘结相质量分数为60%Co-40%Ni时抗弯强度出现最大值;随Ni含量的增加,WC-(Co+Ni)硬质合金的硬度值相差不大,但呈下降趋势;合金的密度几乎没有变化;合金的钴磁降低,磁力呈现先增后降。     

WC—Co硬质合金硬度的磁性评估原理

实验结果和理论分析表明 ,基于与合金的显微结构参数和成分的密切对应关系 ,烧结态的两相 WC- Co硬质合金的比矫顽磁力 HSC同γ相平均自由程λγ 和平均硬度 HV间存在确定的对应关系 :HSC=2 .31- 1.5 0 / (1- 192λγ ) ,HV =5 70 4 +2 397/(1- 1.2 3HSC)。根据上述关系式用 HSC测定值能够有效地无损鉴定烧结态两相 WC— Co合金的γ相平均自由程和间接评估平均硬度。导出了一定钴含量 w Co的两相 WC— Co硬质合金的最高抗弯强度σ。TRS所对应的最佳γ相平均自由程λ。γ=3.15× 10 — 7/ (0 .92 0 -w Co)和最佳比矫顽磁力 H。SC=2 .31- 1.5 0 / (1- 0 .10 8/ 0 .892 - w Co)。根据 HSC与 HV和断裂韧性 Kl C及在 λγ 低于 λ。γ 的情况下同 σTRS的定量关系 :Kl C=31.3- 2 7.1HSC,σTRS=4 .5 4× 10 3- 3.93× 10 3HSC,用 H。SC能够有效地间接评估合金的最佳综合力学性能 HV。 、K。l C和 σ。TRS。     

热处理工艺对WC-10%Co粗晶硬质合金性能及微观结构的影响

本文采用淬回火及深冷两种热处理工艺,对WC-10%Co粗晶硬质合金进行烧结后的处理,分析了合金热处理前后的物理机械性能、WC平均晶粒度及分布、钴相分布离差系数、钴相平均自由程的变化以及钴相中钨、碳的固溶度,并对烧结态、淬回火态、深冷态合金进行花岗岩冲击磨损实验,研究了热处理对合金的微观结构及物理机械性能的影响。实验表明:通过淬回火、深冷处理的粗晶合金的密度、磁力、硬度、WC平均晶粒度及分布变化较小;淬回火处理的合金钴磁降低比较明显,深冷处理对合金钴磁几乎无影响;淬回火、深冷处理后的合金钴相离差系数较烧结态有略微增大,淬回火、深冷处理的合金钴相平均自由程较烧结态的合金均有所增加;淬回火处理使钨在钴相中的固溶度提高,深冷处理使钴相中钨的固溶度降低。冲击磨损实验证明,淬回火态的WC-10%Co粗晶合金具备最佳的耐冲击磨损性能,而深冷态的合金最差。     

WC碳量对高钴硬质合金性能与硬质相晶粒度的影响

本文通过选用碳含量不同的WC原料配制成4组WC-22%Co高钴硬质合金,采用物理性能检测、光学金相等分析方法,对比研究了不同碳含量WC对WC-22%Co高钴硬质合金烧结后的性能和硬质相粒度的影响。结果表明:在所有方案中,原料WC中碳质量分数为5.97%时,合金抗弯强度最高,达到2 590 MPa,但合金金相组织不均匀,粗大WC晶粒数量较多,WC粒度分布最宽;随着原料WC碳含量的增加,合金金相组织趋于均匀化,粗大晶粒数量逐渐减少且WC晶粒粒径离差系数同步减小,并在WC碳质量分数为6.14%时WC晶粒粒径离差系数出现最小值,为0.475 7。     

碳含量对缺碳硬质合金组织和性能的影响

通过配制不同碳含量的WC-6Co缺碳硬质合金,采用X射线衍射、光学金相、显微硬度、钴磁和TRS等分析方法,对比研究碳含量对低压烧结缺碳硬质合金的显微组织和性能的影响。结果表明:碳含量影响合金中η相的类型、含量、分布、WC的形状以及合金的性能;Co3W3C相出现在缺碳程度相对较小的合金中,其含量随碳含量的增加而增大,而Co6W6C相与之相反;合金中的η相总量随碳含量的增大而减少;随着缺碳程度的增加,合金中η相的分散均匀性变差,并且η相趋向于成大块状;WC大多呈现多角特征;合金的密度和维氏硬度随着碳含量的增加,先大幅度增加后缓慢减小,碳含量为5.2%(质量分数)时均出现最大值,合金的钴磁和横向断裂强度随着碳含量的增加而增加。     

硬质合金的比矫顽磁力

用磁性法和 X射线衍射相分析得出了当两相 WC— Co硬质合金碳含量改变时 ,其比矫顽磁力 Hsc( A· m2 · Kg- 1)同合金碳含量 Xc、真实钴含量 XCo( wt)、WC相平均晶粒尺寸 Lwc( μm)及比饱和磁化强度 4πσ( A·m2 · kg- 1)、密度 d( Kg· m- 3)间的定量关系式Hsc+ 0 .330 4 lg L wc=7.652 - 0 .330 4 lg 1 .791 XCo1 - 1 .0 87XCo- 7.356XCo- 1 2 0 .0 Xc=0 .2 958- 0 .330 4 lg 1 .791 XCo1 - 1 .0 87XCo+ 6.488XCo- 3.2 64× 1 0 - 34 πσ=1 1 .86- 0 .330 4 lg 1 .791 XCo1 - 1 .0 87XCo+ 8.1 35XCo- 1 .0 83× 1 0 5· d- 1当合金碳含量变化时 ,溶质钨和碳在 γ相中固溶度的变化引起 γ相磁矩和 γ基体钴晶格畸变应力的改变是导致合金 Hsc值变化的主要原因。     

Ni3Al添加量对WC-Co硬质合金中WC晶粒形状的影响

采用粉末冶金制备技术,以粗WC粉末、Co粉和WC＋Ni3Al预合金粉末为原料制备出WC-40vol％（Co—Ni,Al）硬质合金。利用扫描电镜和透射电镜研究了不同NbAl含量对WC-40vol％（Co—Ni3Al）硬质合金中WC晶粒形状的影响规律。结果表明：W在Co粘结相中的固溶度接近25．4wt％,而W在Ni,Al粘结相中的固溶度接近9．5wt％,随着NbAl含量的增加,粘结相对W的固溶度减小,合金中的WC晶粒圆钝和细小;WC晶粒表面上出现明显的台阶。相应的,延长烧结时间,WC—Co—Ni3Al硬质合金具有与WC—Co硬质合金相同的WC生长行为,WC-40vol％（Co—Ni3Al）硬质合金中的WC晶粒表面上的台阶处出现明显的刻面。     

WC-Co硬质合金的显微结构参数

通过X射线衍射分析 (XRD) ,扫描电镜 (SEM)体视学测量和磁性与密度测试 ,并依据碳化钨(WC)基合金维氏硬度HV与γ相平均自由程λ间的Hall Petch型关系式和HV的“混合物规则”进行验证 ,探讨了两相WC Co硬质合金显微结构参数间的定量关系。结果表明 ,γ相平均自由程λ与WC晶粒邻接度CWC 间存在反向对应关系 ,与γ相体积分数fγ 和WC平均晶粒尺寸LWC 间存在正向对应关系 :λ =1 0 5× 10 - 5·(1-CWC) 3 7=8 74× 10 - 2 ·(f- 1γ - 1) - 0 79·L0 79WC ,说明fγ 和LWC对λ～CWC关系的影响处在测量误差范围内 ,因而用CWC(或λ)、fγ 和LWC中任意两个参数都能准确表征两相WC Co硬质合金的结构特征 ;合金的比矫顽磁力HSC与γ相平均自由程λ间存在定量关系 :HSC=4 0 5× 10 - 7 λ。讨论了用磁性和密度测定值无损鉴定两相WC Co硬质合金显微结构参数的可行性。     

两相WC-Co硬质合金的成分

由理论分析和实验数据推导了两相WC-Co硬质合金γ相磁饱和与钨浓度的关系及合金成分与合金密度和磁饱和的定量关系。结果表明,兼用密度和磁饱和测量值用解析法能精确计算WC-Co合金的成分;两相区下限合金碳含量及WC+γ两相区碳含量宽度不仅和真实钴含量有关,还取决于两相区下限γ相中的钨浓度。     

两相WC-Ni硬质合金的成分和结构

探讨了两相WC-Ni硬质合金的成分与合金密度和比磁饱和间及WC晶粒邻接度与其他显微结构参数间的定量关系。结果表明,单用磁饱和测定值难以确定合金成分,用密度测定值能精确计算确定牌号的两相WC-Ni合金的成分;用WC晶粒邻接度(或γ相平均自由程)、γ相体积分数和WC相平均晶粒尺寸中任意两个参数都能精确表征两相WC-Ni合金的结构特征,由此可定量评价WC晶粒邻接度对力学性能的影响程度;合金的维氏硬度既可用关于WC相和γ相原位硬度的混合物规则也可用与WC晶粒邻接度的正向对应关系或与γ相平均自由程的反向Hall-Petch型关系式精确表征。     

共沉淀回收硬质合金的组织结构和性能

以共沉淀回收废硬质合金的Ｗ－Ｃｏ复合物为原料制备的再生ＷＣ－１０Ｃｏ硬质合金具有ＷＣ平均晶粒细、矫顽磁力和硬度高的优点，但较多的ＷＣ晶粒缺陷、较高的ＷＣ晶粒邻接度Ｃｗｃ－ｗｃ和不连续长大的粗晶ＷＣ的存在降低了其强韧性。用共沉淀回收料制备两相ＷＣ－Ｃｏ合金，须实施较生产普通ＷＣ－Ｃｏ合金更为严格的碳含量控制。     

复合添加Cr_3C_2/NbC对超细晶WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

采用真空烧结方式制备超细晶WC-10%Co硬质合金,研究了复合添加晶粒长大抑制剂Cr3C2/NbC对合金组织及性能的影响。结果表明:在1400℃烧结条件下,添加剂的组成为0.4%Cr3C2+0.3%NbC时(文中含量均为质量分数),合金具有最好的综合力学性能,抗弯强度可达1951MPa、硬度1615HV30;WC平均晶粒尺寸为490nm。经SEM观察并通过EDS发现,抑制剂Cr3C2/NbC固溶到粘结相Co中,改变界面能,限制WC晶粒的长大;同时,也会降低WC在粘结相Co中的溶解度,从而起到细化晶粒的作用。     

组织结构对YT15合金刀具崩刃脆性破损的影响

对不同组织结构的 YT1 5合金刀具进行冲击断续切削的对比实验 ,结果充分证实了 YT1 5合金在适当碳量条件下 WC— Ti C固溶体 ( γ相 )和 WC( α相 )的晶粒大小对YT1 5合金刀具的脆性破损有决定性的影响。鉴于当前我国金属切削技术还处于参差不齐的发展阶段 ,影响 YT1 5合金刀具寿命和消耗主要表现在韧性不够的脆性破损。本文以提高 YT1 5合金韧性为目的 ,根据试验结果提出了 YT1 5合金最佳γ相、α相的晶粒度范围。     

Synthesis of Cr-doped APT in the evaporation and crystallization process and its effect on properties of WC-Co cemented carbide alloy

WC grain size has significant effect on WC-Co cemented carbide alloy properties. In order to inhibit WC grain growth during sintering process, grain growth-inhibitor Cr₃C₂ is usually added to tungsten carbide powder in advance through mechanical milling. While, homogeneous distribution of Cr₃C₂ in the tungsten carbide powder is difficult to achieve and result in abnormal growth of WC grains. For this purpose of growth-inhibitor uniform distribution, (CH₃COO)₃Cr is added into ammonium tungstate solution during evaporation and crystallization process to prepare Cr-doped APT powder, which can be used as precursor for ultrafine-grained WC-Co cemented carbide alloy preparation. Compared with conventional APT powder, the Cr-doped APT has smaller particle size and bulk density, moreover, chromium is evenly distributed within it. The Cr-doped APT is then used to produce Cr-doped tungsten powder, which also has smaller particle size than that of conventional tungsten powder. Cr-doped tungsten powder is subsequently prepared into tungsten carbide powder and WC-Co cemented carbide alloy through carbonization and sintering process, respectively. Compared with conventional WC-Co cemented carbide alloy, the obtained WC-Co cemented carbide alloy has smaller mean WC grain size (0.36 μm), and more uniform microstructure. Furthermore, the phenomenon of WC grain abnormal growth during sintering process is not observed, because the grain growth-inhibitor Cr₃C₂ is well dispersed in tungsten carbide and cobalt composite powder. Results show that the obtained WC-Co cemented carbide alloy presents better mechanical properties (HRA, bending strength, coercive force) than those of conventional WC-Co cemented carbide alloy. Accordingly, the novel addition of (CH₃COO)₃Cr during the evaporation and crystallization process is the key factor of ultrafine-grained WC-Co cemented carbide alloy production.     

我国钛合金的发展现状──评第八届全国钛合金学术交流会

探讨了淬火热处理对ＷＣ－ｃｏ硬质合金性能影响的机理。查明了淬火既改变ＷＣ－ＣＯ合金γ相的成分和合金的应力状态，也改变合金的显微结构参数（其变化程度与ＷＣ的平均晶粒度有关）。考查了Ｗｅ－Ｃｏ合金淬火效果在合金制品实际应用过程中的稳定性从而指出了ＷＣ－Ｃｏ合金淬火热处理的实用意义。