WC-Co硬质合金微观结构随机分布模型与弹性性能预报

基于“随机法”构建了WC-Co硬质合金微观结构的二维参数化模型,使用移动窗口法确定了微观结构代表性体积单元的尺寸,通过有限元模拟拉伸实验计算了材料的弹性性能.该模型考虑了微观结构的拓扑参数,反映了微观结构中平均粒径、长径和短径、形心位置和取向角分布的随机性特征,并实现了Co相的体积分数的控制.结果表明,采用移动窗口法确定的代表性体积单元包含约120个晶粒;在拉伸实验中晶粒形状及其位置分布对各向异性的影响较小.弹性性能模拟结果和采用Golovchan模型计算及实验结果吻合较好,从而验证了该方法能够有效预测WC-Co硬质合金的弹性性能.     

HIP后续烧结对超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备超细WC-Co硬质合金。研究了1 390℃真空通Ar常规烧结后再热等静压烧结(HIP),烧结温度1 320℃,80 MPa下保温60 min对WC-Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明:1 390℃真空通Ar烧结,可获得组织细小、综合性能好的YG8、YG10超细硬质合金。其中YG8超细硬质合金硬度达93.8 HRA,抗弯强度达2 290 MPa,YG10超细硬质合金硬度达93.3 HRA,抗弯强度达2 250 MPa。真空通Ar常规烧结再HIP能提高合金的致密度,但会使WC晶粒长大,硬度、抗弯强度、矫顽磁力等性能均下降。     

WC-Co硬质合金中的添加剂

综述了WC-Co硬质合金中的添加剂,添加机制和添加方式对硬质合金性能的影响。重点讨论了碳化物添加剂。介绍了一些其他的添加剂及添加工艺。     

TaC、Cr_3C_2对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

研究了添加：TaC、Cr3C2对WC－10Co合金组织结构和性能影响，讨论了相关机理。结果表明，少量添加TaC（2－m％）、Cr3C2（0．44m％）可导致WC－10Co合金的WC晶粒明显细化’WC邻接度下降，γ相平均自由程减小，但强韧性有所下降；Cr3C2助长WC－10Co合金WC晶粒断续长大；TaC－WC固溶体耐碱蚀性差；合金断口中沿WC—WC品界脆断比例增加，TaC－WC固溶体晶粒倾向于穿晶劈裂。工艺中控制TaC、Cr3C2添加量、确保WC～Cr3C2粉碳化完善以及同时添加TaC、Cr3C2对确保合金材质至关重要。     

Fe对凿岩用WC-Co硬质合金钎片性能的影响

本文研究了不同Fe含量对凿岩用WC-Co硬质合金钎片性能的影响,现场对比了有Fe与无Fe的WC-10%Co凿岩用硬质合金钎片的使用情况。结果表明:Fe对硬质合金矫顽磁力影响显著,随着Fe含量的增加,硬质合金的矫顽磁力、钴磁、硬度升高,WC晶粒度降低,密度、抗弯强度稍有下降。根据现场凿岩测试情况,确定了Fe在凿岩用WC-Co硬质合金钎片中的合理范围。     

WC-Co硬质合金中的η相

论述了缺碳的WC—Co硬质合金中η1相的形态和分布规律及其鉴别方法，研究了影响η1相的因素，讨论了成核和长大机制。结果表明，wc－co合金的η相虽存在多种形式，但同一试样的平衡组织中只能出现一种η相,η1相形核于WC—Y相界，其成核和长大受Y相成分和数量制约，因而受合金碳含量、钴配量和WC晶粒尺寸等因素的影响。     

WC-Co硬质合金的相转变

用高温 X射线衍射装置对低碳 WC- 2 0 Co合金混合料进行了从室温到130 0℃连续升温过程的动态相转变研究。结果表明 ,以低碳 WC粉为原料的 WC- Co系合金在真空烧结升温过程中是通过钨和碳原子的扩散作用消耗原料中的游离态钴和WC(90 0℃以下是 W2 C和单质钨 )进行的脱碳型不平衡相转变。除 90 0℃以下由原料中的 W2 C(和单质钨 )及游离态钴生成η1 相外 ,10 0 0℃以上升温过程中生成的高温相η化合物和金属间化合物与原料中固有的 W2 C(和单质钨 )含量无关 ,也与钴的同素异构相变无关。烧结降温期间高温相通过增碳作用平衡转变成游离态钴和 WC,室温合金中的η1 相含量完全取决于原料中 W2 C(和单质钨 )的含量     

无η相梯度WC-Co硬质合金的微观结构与性能

采用气氛烧结法制备了无η相梯度WC-Co硬质合金,并通过扫描电子显微镜观察渗碳处理前后样品的微观形貌和WC晶粒尺寸,X射线能谱仪测量Co含量的分布,X射线衍射仪分析样品的相结构,显微硬度计测量样品表面、心部的硬度,X射线应力仪测量样品烧结表面的残余应力,钴磁测量仪和矫顽磁力计测量样品的钴磁值、矫顽磁力,对梯度硬质合金的微观结构和性能进行了分析。结果表明,通过渗碳处理可以制备出无η相的梯度WC-Co硬质合金,WC晶粒有长大的趋势,但长大幅度较小;渗碳处理后合金钴磁值增大,矫顽磁力减小;梯度硬质合金的硬度呈梯度分布,表面硬度显著高于渗碳处理前的硬质合金的平均硬度;梯度硬质合金烧结表面的残余应力为压应力,残余应力数值低于渗碳处理前的硬质合金。     

超细WC-Co硬质合金的磁学性能研究

论述了超细WC-Co硬质合金磁学性能与成分和显微结构的一些关系,以及晶粒长大抑制剂VC,Cr3C2对矫顽磁力和磁饱和的影响。可以用磁学性能对硬质合金的硬质相晶粒度、碳含量等进行检测。     

WC-Co硬质合金的强度

对两相 WC- Co硬质合金的研究表明 ,并非由钴含量 XCo而是由碳含量 XC 所决定的 相成分 (钨和碳在 相中的浓度 )才是制约 WC在 相中溶解—析出过程的决定性因素 ,因而也是影响 WC- Co合金 WC平均晶粒尺寸 LWC的重要因素。求得了相应于最大抗弯强度 σTRSmax的 LWC～ XCo反比关系式和最佳 相平均自由程 λ。 的取值范围。提出了在 相质量分数 X 增大引起 λ。 增大的情况下 λ 对应的合金结构由连续的 WC骨架向连续的 相网络的过渡的概念 ,从而较合理地解释了σTRSmax～λ 双支线关系和粗、细晶合金的σTRS～ XC关系。两相 WC- Co合金的强度取决于合金的钴含量、碳含量和WC平均晶粒尺寸并归因于 相平均自由程和 相中钨和碳固溶度的影响。在σTRS～λ 左支线范围内合金的断裂韧性 KIC同σTRS呈线性关系。在求得显微结构参数、成分和强度同磁性、密度和硬度的定量关系的基础上提出了无损鉴定两相 WC- Co硬质合金的结构、成分和强度的原理。     

WC—Co硬质合金热处理后的TEM观察

对ＹＧ１１Ｃ和ＹＧ１３Ｃ两种牌号硬质合金热处理后的微观组织进行了ＴＥＭ分析，通过电子衍射花样的标定，确认了ＣｏｘＷｙＣｚ物相在淬火回火所得的面心立方钴（α－Ｃｏ）中的存在，并结合硬质合金热处理前后抗弯强度的测定，其该类物相在面心立方钴中的作用进行了初步探讨，结果表明：ε－Ｍ，Ｃｏ３Ｗ，Ｃｏ７Ｗ６，ｋ－Ｃｏ３Ｗ９Ｃ４等物相在热处理后的硬质合金中可起的强化作用，从而提高硬质合金的抗弯强度。     

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。     

WC—Co硬质合金烧结过程钇—硼共渗机理

对以B4C为供硼剂、以Y2O3为催渗剂的WC—20Co硬质合金渗硼表面进行了从室温到1300℃连续升温渗硼过程的XRD动态物相分析，在此基础上探讨了钇—硼共渗机理。结果表明，在真空烧结升温期间，B4C分解出来的活性硼原子除了在压坯表面上形成硼化物外，还形成了硼原子富集。这些硼原子向压坯内扩散，形成弥散分布的羽毛状W2Co21B6化合物。同单独渗硼相比，钇在钇—硼共渗过程中有拓宽渗硼温度范围、促进B4C脱碳分解和硼原子向压坯内扩散等催化渗硼作用，从而改善了渗硼层的组织结构，明显提高了渗硼层的韧性。     

采煤机截齿用WC—Co合金的磨损,强度与断裂

综述了采煤机截齿用ＷＣ－Ｃｏ硬质合金的磨损行为与机理、影响抗弯强度的各种因素、断裂韧性与粘结相平均自由程的关系以及断裂的不同方式。认为磨粒磨损、冲击疲劳和热疲劳是截齿的主要失效形式，并指出硬质合金中ＷＣ晶粒的邻接度、晶粒尺寸以及粘结相结构的控制是目前提高截齿寿命的主要方向。     

WC-Co硬质合金材料的纳米稀土改性

本文简要综述了哈尔滨工业大学纳米表面工程课题组最近十年来在硬质合金材料纳米改性方面的一些研究成果。稀土对硬质合金性能有明显的改善作用,但大多数研究都是在硬质合金中加入微米级的稀土。纳米表面工程课题组利用纳米材料的小尺寸效应、表面和界面效应等特征,通过向传统的WC硬质合金粉末料中(其中Co的质量分数为8%和11%)加入微量纳米级(50 nm)稀土改性剂进行强韧化改性,分别利用真空烧结和放电等离子烧结得到硬质合金块体。与现有的其它同成分硬质合金对比分析,纳米稀土改性后硬质合金的性能得到显著地提高,达到了既不提高很大成本又能提高使用性能的目的。     

WC-Co硬质合金特征晶面分布的研究

采用不同温度进行原位还原碳化反应制备纳米粒径的WC-Co复合粉末,进而利用放电等离子烧结技术进行快速致密化,制备得到致密的纳米晶硬质合金块体材料。系统的检测分析表明,低温下反应制备的以缺碳相为主相的复合粉经烧结致密化后块体试样存在WC晶粒高度取向分布的特征,其中,(0001)面在垂直于压力方向上面积分数达到40%,在平行于压力方向上(0001)面的面积分数仅为10.72%。与之对比,在高温反应制备的复合粉末烧结制备的块体试样中,没有出现特征晶面分布的各向异性。     

WC-Co硬质合金精密级进模断裂失效研究

对精密级进模常用材料WC-Co硬质合金进行了研究,对高速冲裁过程中磨损断裂的硬质合金级进模样件进行了金相观测和能谱分析,对比了模具工作表面在断裂前后组织结构和Co元素含量的不同,分析了硬质合金级进模磨损断裂的微观过程,得出的结论是Co元素的丢失是造成高速冲裁中硬质合金级进模磨损断裂的重要微观原因.     

微量合金元素对硬质合金性能的影响

为改善金属-陶瓷复合材料的物理、化学及机械性能,通常会在其中添加微量合金元素,然而如果添加方法不同、或后续处理方法不当,则合金元素的功效无法完全发挥,甚至会出现负面效应。而这些最终都可归结到对微量元素的精确控制。硬质合金属于金属-陶瓷复合材料中最重要的材料之一。详细概括了常见的微量合金元素对硬质合金的制备、组织结构和性能的影响。分析研究了微量合金元素的来源、在硬质合金中的作用机理,及其精确控制难点。根据其作用机理,提出一些可能的有效措施,用于精确控制微量合金元素在硬质合金中的含量、相组成、存在状态、分布等,以期能为硬质合金的生产实际提供一些理论指导。