WC-TiC-TaC-Co硬质合金中TaC含量对其显微组织和力学性能的影响

利用SEM、EDS、三点弯曲装置及硬度计等手段研究了TaC含量对WC-TiC-TaC-Co硬质合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,WC-TiC-TaC-Co硬质合金主要由3种相组成:WC相、(W, Ti, Ta)C相和γ相。随着TaC的质量分数从4.6%增加到7.3%,尺寸小于0.5μm的WC晶粒比例增加;尺寸大于1μm的复合碳化物(W, Ti, Ta)C晶粒比例增加,且均匀分散分布的(W, Ti, Ta)C开始聚集。合金的密度、硬度与断裂韧性均呈先下降后上升再下降的变化趋势;合金的抗弯强度呈先上升后下降的趋势。当TaC含量为6.3%时,合金的综合力学性能最佳:硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为1749 HV_(30)、10.2 MPa·m~(1/2)和2247 MPa。     

不同TaC含量的WC-Co硬质合金微观结构及其力学性能

本文采用真空液相烧结法,对掺杂不同含量Ta C的WC-Co硬质合金微观结构和力学性能进行了对比分析研究。采用分析天平、维氏显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等,先后分析了不同含量Ta C配比下试样的密度、显微硬度、成份以及微观结构变化情况。结果表明:有无TaC和添加不同含量的TaC,制备的硬质合金试样微观结构和力学性能存在很大差异。没有添加TaC时,生成相中WC晶粒尺寸明显偏大,而添加TaC可以有效抑制WC晶粒异常长大,得到分布较为均匀且晶粒细小的WC-TaC-Co系硬质合金。进一步对比分析发现,添加0.5%TaC对WC晶粒异常长大现象的抑制作用较为明显,细化后的WC晶粒尺寸约为0.5μm,同时提高试样表面硬度,HV30=21.27 GPa,比没有抑制剂的试样增加约8.98%。     

WC-10%Co细晶硬质合金晶粒夹粗的模拟研究

在细晶硬质合金原料粉末中添加少量4μm和11μm的WC粉末模拟合金中的晶粒一般夹粗和异常长大,研究粗晶WC含量及尺寸对WC-10%Co细晶硬质合金组织与性能的影响。结果表明:添加2%～8%的4μmWC粉末的合金,合金中的粗晶WC零星分布,粗晶尺寸约4～10μm,粗晶面积分数约0.29%～1.42%;添加2%～8%的11μmWC粉末的合金,合金中的夹粗现象非常明显,粗晶WC大于10μm,粗晶面积分数约0.99%～5.03%,呈现较明显的双峰组织。粗晶WC的粒度和含量影响WC-10%Co细晶硬质合金的性能,当参比原料粉末中添加相同规格的WC粉末时,随着添加量的增加,磁力、硬度、横向断裂强度、抗压强度逐渐下降,断裂韧性逐渐增加。添加2%的4μmWC粉末的WC-10%Co细晶合金,粗晶WC尺寸小于10μm且均匀分布,每平方毫米粗晶个数约为438,粗晶面积分数为0.29%,综合性能可达到未含夹粗WC合金的性能。     

两种粒度WC配比与球磨时间对WC-20%Co粗晶合金显微组织的影响

为同时改善粗晶硬质合金的硬度和断裂韧性,本文分别采用粗颗粒(10μm)和中颗粒(4μm)WC为原料,制备了不同粗颗粒WC含量的粗晶WC-20%Co硬质合金,利用光学显微镜和扫描电镜研究了不同WC配比和湿磨时间对合金显微组织结构的影响规律。结果表明:随着粗WC的含量的增加,粗颗粒WC生长对细颗粒WC消耗量增加,合金由非均匀结构向均匀结构转变,WC晶粒粒度分布范围变窄小,WC晶粒异常长大的趋势受到抑制;随着球磨时间的增加,合金中WC晶粒的异常长大趋势增加,粗WC的含量达到80%时,可以抑制WC晶粒的异常长大。     

TaC含量对板状WC晶粒硬质合金显微组织和力学性能的影响

本文以真空烧结法制备了显微组织中含有板状WC晶粒的WC-TaC-Co硬质合金，通过DSC、XRD、SEM、EDS等手段研究了TaC添加量对板状WC晶粒硬质合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：随着TaC添加量的增加，WC硬质相平均晶粒尺寸先下降再增大，WC硬质相晶粒的平均长厚比先略有上升再减小。随着TaC添加量的增加，抗弯强度下降，硬度、断裂韧性先增加后下降。当TaC添加量为0.5%时，硬质合金具有较优的综合力学性能，其抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为：2 617 MPa、91.5HRA、15.4 MPa·m^1/2。     

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。     

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。     

稀土Y_2O_3对WC-6%Co超细硬质合金组织及性能的影响

本文研究了在复合抑制剂(Cr3C2/VC/TaC)组成及含量不变的基础上,添加不同量Y2O3对WC-6%Co超细硬质合金的组织结构、磁性能及力学性能的影响。通过XRD以及性能测试,研究发现:在WC-6%Co超细硬质合金中添加Y2O3,能起到细化晶粒的效果,当添加0.2%Y2O3时,合金的晶粒最细,致密度最好,WC晶粒分布均匀;Y2O3会影响WC-6%Co超细硬质合金的磁性能,随着Y2O3含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低,Y2O3能有效的改善合金的机械性能,特别是其抗弯强度。结果表明,当抑制剂配方为0.8%(Cr3C2/VC/TaC)+0.2%Y2O3时,制备的WC-6%Co超细硬质合金的机械性能具有最佳值,硬度达到94.1 HRA,抗弯强度1 770 MPa。     

不同细WC添加量对板状硬质合金显微组织和力学性能各向异性的影响

本文以真空烧结法制备了显微组织中含有板状粗WC晶粒的WC-Co硬质合金。用三点弯曲法、洛氏硬度计、压痕法分别测得试样的抗弯强度、硬度和断裂韧性,并通过XRD,SEM等手段研究不同细WC添加量对板状硬质合金显微组织及力学性能各向异性的影响。结果表明:随着细WC添加量的增加,板状硬质合金中板状粗WC晶粒定向排列程度越弱,板状硬质合金在垂直于压制方向和平行于压制方向的显微组织差异逐渐减小;当细WC的添加量为35%(质量分数,下同)和45%时,硬质合金中板状粗WC晶粒基本是随机分布,不同方向上的显微组织差异较小。随着细WC添加量增加,硬质合金垂直于压制方向和平行于压制方向上的强度和硬度增加,断裂韧性下降,并且两个方向上的力学性能差异逐渐减小;当细WC的添加量为35%和45%时,两个面上的力学性能基本一致;当细WC的添加量为35%时,硬质合金的综合力学性能较佳。     

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。