WC晶粒度对WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了WC晶粒度对WC-10%Co硬质合金微观组织和性能的影响,讨论不同WC粒度对硬质合金烧结过程、组织结构和性能的影响作用。结果表明:烧结体收缩率随着WC粒度的增大先降低,后上升。随着WC粒度增大,硬质合金显微组织变粗,晶粒生长不规则,硬度也降低,而抗弯强度先降低后再增大。因此WC晶粒的粗细对硬质合金的性能有着重要的影响。     

中粗WC含量对Ni-Co粗晶硬质合金微观组织及性能的影响

研究了中粗WC含量对Ni-Co粗晶硬质合金微观组织与晶粒分布的影响,进而讨论了晶粒分布对硬质合金力学性能的影响。通过金相分析了中粗WC含量对硬质合金晶粒度与邻接度的影响,并利用截线法研究了微观组织的晶粒的分布规律;研究了晶粒度与晶粒分布对磁力、密度及其它力学性能的影响。结果显示,中粗WC晶粒可均匀分布在粗晶WC周围阻碍粗晶与粘结相接触,抑制了粗晶粒的快速粗化,降低了合金平均晶粒度与平均自由程,使晶粒分布逐渐转变为双峰分布;在压力烧结下所有合金的相对密度均在99.5%以上,通过对矫顽磁力的测试分析,验证了微观组织中晶粒双峰分布的准确性;平均晶粒度的降低使合金硬度逐渐增加、断裂韧性逐渐降低;微观组织中超粗晶粒逐渐减少,有利于硬质合金抗弯强度与耐磨性的提高。在Ni-Co粗晶硬质合金中加入部分中粗WC颗粒有利于减少晶粒粗化进而提高耐磨性,加入30%中粗WC颗粒时综合性能最好。     

球磨时间对粗晶钨钴合金WC晶粒尺寸分布与WC邻接度的影响

本文选取钴含量分别为3%、8%、18%、26%的粗晶硬质合金混合料进行球磨,在球磨时间为15、16、17 h时取出混合料制成四组每组3批硬质合金样品,研究球磨时间对粗晶硬质合金WC晶粒尺寸分布及WC邻接度的影响,结果表明,同组粗晶硬质合金的WC晶粒尺寸分布曲线随着球磨时间的增加逐渐向左偏移,分布曲线的右支变得更陡,WC邻接度先变小再增大;在同组样品中WC晶粒尺寸分布曲线右支个数百分比随晶粒尺寸变化最缓的合金具有最小的WC邻接度。用最密填充理论解释了WC邻接度低的合金WC晶粒尺寸分布的特征。     

WC粒度对梯度硬质合金组织和性能的影响

由于不同材料的热膨胀系数不同,涂层在冷却过程中可能因为热应力不同而产生裂纹,表面富粘结相的梯度硬质合金基体因粘结相含量高,韧性好,能有效吸收裂纹扩展时的能量,延长涂层刀具的使用寿命。为了研究WC晶粒度对梯度硬质合金的组织及性能的影响,制备了三种WC粒度的硬质合金。采用XRD和SEM对梯度硬质合金的相成分、微观组织进行了分析。实验结果表明,三种WC晶粒度的硬质合金表面均形成了梯度层。随着WC晶粒度的增大,梯度层厚度减小,抗弯强度和断裂韧性增大。三种梯度硬质合金表层显微硬度分布趋势相似。当WC晶粒度较小时,梯度硬质合金无梯度的合金芯部断裂形式均以沿晶断裂方式为主,随着WC晶粒度的增加,穿晶断裂方式增多;梯度表层出现了Co相变形和撕裂形貌,存在蜂窝状的韧性花样。     

WC晶粒度对硬质合金/不锈钢钎焊接头微观组织与性能的影响

为了探讨不同晶粒度硬质合金的钎焊性能,采用3组晶粒度分别为0.7、1.0和1.6μm的WC-13%Co(含量为质量分数)硬质合金与不锈钢进行高频感应钎焊,并对钎焊后硬质合金的硬度和断裂韧性进行检测,对焊接接头的抗弯强度进行测量,分析焊接界面和断口形貌。结果表明晶粒度对硬质合金基体性能影响较大。钎焊后元素向硬质合金侧的扩散程度随晶粒度的增大而减弱,钎焊后靠近焊缝处硬质合金的硬度和断裂韧性变化率随着WC晶粒度的增大而增大。钎焊接头抗弯强度随着WC晶粒度的增粗先略增大后降低,当硬质合金晶粒度为1.0μm时的钎焊接头获得最大抗弯强度值为410MPa。随着WC晶粒度的增大,钎焊后接头断口处硬质合金的断裂形式从以沿晶断裂为主向以穿晶断裂为主变化。     

双晶硬质合金WC晶粒分布特征的研究

本文选用4种不同粒度的WC粉,采用典型硬质合金制备方法制备出4批普通合金样品,在4种WC粉中选两种不同粒度的WC粉按照一定的质量配比制备出4批双晶硬质合金样品,用LAMOS Master金相分析软件计算样品金相照片上的WC晶粒截面面积并进行升序排序并得出面积差曲线。结果表明,普通合金样品的面积差曲线无特征峰,双晶粒度样品有特征峰。特征峰的中间位置为粗细WC的分界点,用截线法测出的粗WC与细WC的平均晶粒度与样品所用WC粉对应普通合金样品的WC平均晶粒度一致。将双晶硬质合金样品的显微组织、粗细WC平均晶粒度、粗细WC颗粒数量比及WC粉质量比等数据建立双晶硬质合金的WC组织特征参数。     

钴含量及晶粒度对硬质合金冲击疲劳性能的影响

采用冲击弯曲试验研究了硬质合金的冲击疲劳性能。结果表明,当晶粒度一定时,硬质合金的冲击疲劳性能随着钴含量的增加而提高;当钴含量一定,WC晶粒度为1.2～3.2μm时,WC-Co硬质合金的冲击疲劳性能先是随着WC晶粒度的增粗而提高,当晶粒度增加到一定程度时,冲击疲劳性能出现下降。超细晶粒硬质合金的冲击疲劳性能明显高于一般WC-Co硬质合金。     

硬质合金弯曲疲劳性能研究

制备5种不同WC晶粒度和粘结相含量牌号硬质合金试样,其中牌号A～D试样进行3点弯曲疲劳S-N曲线测试,试验表明硬质合金低周疲劳性能与横向断裂强度具有一致性,高粘结相含量试样在同应力疲劳循环次数波动性小于低粘结相含量硬质合金。对疲劳断裂试样进行断口形貌特征分析,低晶粒度和低粘结相硬质合金疲劳裂纹出现在WC晶粒聚集或粗大WC晶粒处,断口形貌特征与静态断口形貌特征相似,疲劳特征不明显。大晶粒度和高粘结相硬质合金疲劳特征明显,粘结相Co出现较多韧窝,表面出现疲劳条纹,随循环周次增加,疲劳条纹越窄,粘结相Co韧窝串联,无法维持对WC颗粒粘连,导致其碎裂和剥落。同一应力水平作用下,随循环周次的增加粘结相Co受到的塑性变形越大,韧窝特征越明显,WC晶粒破碎或剥落越严重,孔隙越多。另对牌号A和牌号E不同工艺制备的试样进行同一应力下疲劳性能对比试验,结果表明不同的制备工艺与处理工艺对硬质合金疲劳性能有较大影响,且与后续使用性能有较强的对应性。     

双峰WC制备的WC-6%Co粗晶硬质合金组织结构与性能关系的研究

本文以WC-6%Co硬质合金为研究对象,通过混合两种不同粒度的WC粉末获得双峰分布的WC粉末原料,研究了两组WC原料比例对WC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响规律,并对不同组织结构硬质合金中的WC晶粒生长、断口形貌进行了分析。结果表明:通过混合不同粒度的WC粉末,可以获得不同组织结构的粗晶WC-6%Co硬质合金,即均匀结构和非均匀结构硬质合金;粗晶WC-6%Co硬质合金中大WC晶粒因具有更大的生长驱动力而更容易粗化,粗大WC晶粒普遍是穿晶断裂;粗细WC晶粒在适当比例条件下,非均匀结构(双晶结构)硬质合金具有比匀晶结构更好的断裂韧性。     

WC晶粒离散度对WC-Co硬质合金断裂韧性的影响

硬质合金的平均晶粒度影响着合金的使用性能,而硬质相粒度分布对合金性能的影响较少报导。本文选用经典工艺制备的4批粘结相质量分数6%、平均晶粒度为1.6μm、不同WC晶粒离散度试样,1批网状合金试样,1批粘结相质量分数8%、平均晶粒度为1.6μm、WC晶粒高离散度试样,通过Palmqvist压痕实验测定其断裂韧性来研究WC晶粒离散度对硬质合金断裂韧性的影响。结果表明,经典试样WC晶粒离散系数由0.425 8增大至0.533 7时,断裂韧性由15.7 MPa·m~(1/2)降至11.6 MPa·m~(1/2),维氏硬度基本保持1 420 HV30左右;粘结相含量、平均晶粒度及维氏硬度相同的网状结构硬质合金,其WC离散系数为0.653 6时,Palmqvist压痕断裂韧性高达16.0 MPa·m~(1/2);粘结相质量分数为8%的试样,其WC离散系数为0.612 1,维氏硬度为1 350 HV30,断裂韧性仅为12.5 MPa·m~(1/2)。离散度小的硬质相分布及特别的微观结构设计都可以在不降低硬度的情况下提升合金的韧性。     

添加微量稀土元素改善矿用硬质合金性能

此文研究了添加微量稀土元素对矿用硬质含金性能的影响。研究表明，添加一定量一定形态的稀土元素，能提高矿用硬质合会使用寿命，提高合金抗奇强度和抗冲击动性，增加合会的热塑性和高温强韧性，而对硬度、密度、磁力没有多大影响。     

蕾丝状富Co团聚组织与Co粉中硬团聚现象研究

硬质合金顶锤是WC-Co合金大制品与极端服役工况的典型代表。服役过程中硬质合金顶锤的异常失效是困扰超硬材料与硬质合金顶锤生产企业的棘手问题。本文采用扫描电镜、能谱分析以及X射线衍射分析等研究手段对硬质合金顶锤碎片与硬质合金生产用Co粉进行了观察与分析,报道了异常失效顶锤碎片微观组织结构中存在含K、Na、Ca、S、Cl、O等杂质元素、周长超过100μm的脆性蕾丝状富Co团聚组织,以及Co粉中存在因杂质与还原烧结效应导致的、外表光滑、尺度高达10μm的致密硬团聚微观缺陷。其中,富Co团聚组织中K、Na、Ca、S、Cl等杂质元素的总质量分数高达2.8%～3.45%。通过引证关联分析,认为两种缺陷之间存在一定的相关性,建议硬质合金生产企业在采购Co粉时必须重视对粉末微观质量的分析与检测。     

超粗晶WC-Co硬质合金的研究现状

超粗晶硬质合金是一类性能优异的新型合金,广泛用于采矿、凿岩、轧辊等领域,应用前景广阔。化学包覆法和纳米粉末溶解法是超粗晶WC-Co硬质合金制备的主要方法,介绍了超粗硬质合金原料WC颗粒平均粒度选择的动力学理论,碳含量对超粗合金中WC晶粒生长粗化的影响以及通过引入其它元素强化粘结相以提高合金寿命的探索结果。此外,分析了以合金硬度为常数时,晶粒尺寸与合金性能的关系,指出在保持合金硬度不变时,通过增大WC晶粒尺寸来提高合金的耐磨性和韧性是可行的。最后,展望了超粗晶合金的发展方向。     

影响YT5硬质合金热电性能的主要组织因素

由于硬质合金材料的热电性能与其使用寿命有密切相关性,因此对YT5硬质合金材料的热电性能从主要化学元素、晶粒状态、晶格结构等影响因素方面进行了实验分析,试验结果表明,WC晶粒尺寸及钴相晶格常数是影响YT5硬质合金热电性能的主要因素。     

稀土添加剂对WC-Co硬质合金孔隙影响的研究

本文根据稀土强化碳化钨—钴硬质合金的实验事实，研究了稀土添加剂对WC－Co硬质合金孔隙度和孔隙尺寸的影响，对稀土添加剂在碳化钨—钴合金中的强化机理进行了探讨．结果表明：加入适当的稀土添加剂可使合金中的总孔腺度降低，较大的B类孔隙基本消失．     

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。     

矿用纳米稀土硬质合金的磨损性能研究

以石英砂为磨料,研究了YG12硬质合金的冲击磨料磨损性能与其纳米稀土添加量、硬度及断裂韧度之间的关系。结果表明,随着纳米稀土含量的增加,该硬质合金的磨损体积先减小再增大,加入1wt%纳米稀土时,其磨损量最小;随着硬度、断裂韧度的增加,合金的抗磨损性能提高。岩石颗粒的混合、粘结相的脆变和WC晶粒的破碎是矿用纳米稀土硬质合金的主要磨损机制。     

稀土硬质合金中稀土添加形态与方式的探讨

综述了稀土硬质合金中稀土的各种添加形态及其与添加方式之间的关系。介绍了目前生产稀土硬质合金的主要方法，即中间合金粉末直接加入法、共沉淀法与掺杂法。提出了稀土在硬质合金中作用效果的评价标准。     

稀土元素对硬质合金钴粘结相影响的研究

利用配备能谱仪（EDS）的透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）和X射线衍射仪（XRD）对添加稀土元素前后的YT14硬质合金的钴粘结相进行了研究．结果表明，微量稀土元素加入后，钴粘结相中W、Ti元素的固溶量提高；钴粘结相中f．c．c－Co相的点阵常数和所占的体积分数均较未加稀土的合金增大了．根据实验结果对稀土元素强化硬质合金的机理进行了探讨．     

钴粉粒度对超细硬质合金性能的影响

目前在硬质合金领域,钴粉是硬质合金最佳的粘结剂,钴粉性能对合金性能有一定的影响,但研究钴粉性能对硬质合金性能及结构影响的论文较少。实验选取了从0.78～4.61μm不同粒度级别的钴粉,按YF06合金牌号配料,从压坯压力、压坯中钴粉分布以及合金的物理性能和金相组织结构等方面探讨了钴粉粒度对超细硬质合金性能及结构的影响。结果表明:随着钴粉粒度增粗,压坯的压制压力增大,但钴粉粒度对超细混合料压坯中的整体钴分布影响不明显;粒度1.0～1.5μm钴粉比其他粒度级别的钴粉制备的超细硬质合金的整体物理性能更佳;钴粉粒度对超细硬质合金的组织结构也有一定的影响,大于3μm的粗钴粉容易造成超细合金中出现钴池,钴粉太细有则可能造成钴相分布不均。