超细WC-Co硬质合金注射成形的研究进展

总结了近年来超细WC-Co硬质合金注射成形在原料粉末、粘结剂体系、混炼、注射成形、粘结剂脱除和烧结等方面的研究现状.讨论了不同脱脂方式的发展及其对碳含量的影响,重点阐述了控制晶粒长大、尺寸精度等关键技术存在的困难及解决途径.展望了超细WC-Co硬质合金注射成形技术的发展前景.     

WC粒度对WC/10Co注射成形工艺的影响

研究了不同粒度的WC粉末对WC/10Co注射成形工艺(PIM)的影响,分析了WC粒度对喂料流变性、注射坯质量、脱脂工艺和烧结工艺的影响机理。结果表明:WC粒度越小,WC/10Co喂料流变性越差,注射坯质量越低,溶剂脱脂速率越高,合金形状偏差越大。超细WC/10Co喂料存在粉末团聚颗粒、粘结剂包裹不充分,其热稳定性低、流动性降低56%,注射坯致密度下降5%;超细WC-10Co合金的线收缩率达到20.80%,尺寸偏差为2.85%,脱脂-真空烧结时易出现脱碳现象。     

大长径比超细WC-Co圆棒PIM充模过程的数值模拟

基于计算流体动力学的粉末-粘结剂双流体模型,采用CFX商业软件对大长径比超细WC/10Co粉末注射成形(PIM)充模过程进行数值模拟。结果表明:数值模拟结果与实际充模过程相一致,其假设条件和参数设置具有合理性,双流体模型具有可行性;粉末与粘结剂的温度分布一致,喂料熔体最低温度(≥330K)高于粘结剂的玻璃化温度,不发生凝固现象;粉末的粘度为50.0～379.4Pa·s,粘结剂的粘度为2.9～9.2Pa·s,粘度差是造成偏析现象的主要原因;从浇口处到模壁处,粉末与粘结剂的相对速度差从0.2%增加到1.8%,从浇口处到远端,相对速度差从0.1%增大到1.6%,相对速度差是引起偏析现象的主要原因。     

超细WC-6Co硬质合金注射参数的优化

采用正交实验方法研究了注射温度、注射压力、注射速度、保压压力及其交互作用对超细WC-6Co硬质合金注射成形坯质量的影响。通过直观分析和方差分析,比较了各因素影响注射坯质量的显著程度,优化了注射成形参数。结果表明:注射温度与注射压力的交互作用、注射温度与保压压力的交互作用、注射温度和注射速度对注射坯密度的影响显著;注射温度与保压压力的交互作用、注射温度与注射压力的交互作用和注射速度对注射坯抗弯强度的影响显著;台阶状圆棒的最佳注射参数组合为注射温度为100℃,注射压力为60 MPa,注射速度为40%,保压压力为20 MPa。     

Co含量对金刚石–WC–Co复合材料耐磨性的影响

随着采矿和城市基建等行业的发展,对矿用WC–Co采掘工具的耐磨性提出了更高的要求。通过添加金刚石增强WC–Co矿用工具的耐磨性是一种可行的新思路。在烧结制备金刚石–WC–Co复合材料的过程中钴相作为催化剂会加速金刚石向石墨转变。为研究Co对复合材料中金刚石石墨化程度的影响,采用放电等离子体烧结技术(SPS)制备金刚石–WC–Co复合材料,分析了复合材料中金刚石石墨化程度并采用砂轮法研究了复合材料的磨损性能和磨损机理。结果表明：金刚石–WC–Co复合材料中金刚石可以起到增韧效果;Co含量增加会促进复合材料致密化进程,同时也会降低复合材料的硬度;随着Co含量增加,复合材料材料耐磨性变差。磨损过程中 WC–Co基体率先被磨损去除,金刚石后被磨损,金刚石会增强材料的耐磨性能。     

Co含量对FeCoPB非晶合金软磁性能和弯曲韧性的影响

采用熔体旋淬的方法制备了Fe Co含量达到87 at%Fe-Co-P-B系非晶合金薄带,研究了金属元素Co对Fe-Co-P-B系非晶合金的形成能力、软磁性能和弯曲韧性的影响规律。该合金系具有高的饱和磁化强度1.75～1.84 T,且热处理后薄带仍具有良好的弯曲韧性。添加Co元素后,提高了合金的居里温度,矫顽力升高。对薄带样品施加12 MPa的拉应力,合金的矫顽力由12.8 A/m降低到6.5 A/m。因此,通过成分和应力的调控可以避免Fe基非晶合金热处理引起的弛豫脆性问题,为获得具有优异软磁性能和良好弯曲韧性的Fe基非晶合金提供重要途径。     

cBN-WC-12Co硬质合金的SPS制备及强化机理研究左冬华,林晨光,谢兴铖,曹瑞军,林中坤

采用放电等离子体烧结（SPS）技术制备出cBN-WC-12Co硬质合金,分析了cBN的热稳定性,研究了cBN添加量和烧结温度对合金硬度和致密度的影响,并讨论了cBN强化机理。结果表明：cBN的热稳定性温度为1355℃,cBN-WC-12Co合金的烧结致密化最低温度在1150℃左右,当烧结温度为1250℃,cBN保持了较好的热稳定性,不发生相变;在相同烧结温度下,cBN-WC-12Co合金致密性均要好于WC-12Co合金;1150℃时合金C15的致密度和硬度（HV10）均达到最大值,分别为99.7%和1997;当cBN含量低于15vol%时,在一定程度上,cBN含量的增加有利于抑制合金中WC晶粒长大,并通过WC晶粒的毛细吸附促进合金致密化;合金中的cBN可以阻止裂纹等缺陷进一步扩展,有利于改善合金力学性能。     

WC-6%Co硬质合金的冲击磨粒磨损性能研究

用MLD-10型动载磨粒磨损试验机研究了不同晶粒度YG6硬质合金的冲击磨粒磨损性能。对试样进行了失重测量,并用FESEM分析磨损试样表面形貌。结果表明,硬质合金的耐磨性能与粘结相自由程、WC晶粒度有关;在本实验条件下,随着WC晶粒度或粘结相自由程增加,合金耐磨性先增加后减小,特定WC晶粒度配比的混晶WC-6%Co合金的抗冲击耐磨性能最好。合金的磨损失效机制也发生了转变:细晶合金主要表现为WC颗粒的剥落;随WC晶粒度增加,合金主要表现为大颗粒WC破碎后脱落。在以SiC为磨料的冲击磨粒磨损试验中,WC-6%Co合金的磨损是以WC颗粒的破碎和碎片脱落为主要的失效机制。