高熵合金粘结相WC基硬质合金的研究进展

WC基硬质合金因其高硬度、高强度、耐腐蚀的优点广泛应用于切削工具、凿岩工具以及军工等领域。但传统WC基硬质合金无法同时满足高强度和高韧性的要求,从而限制其在部分领域的应用。高熵合金（HEA）是至少五种或更多种等量或大约等量的金属元素形成的合金,其固有的高熵效应可以抑制合金材料中间相的形成,促进形成单一的固溶体,从而具备高硬度、高韧性、抗高温氧化、耐腐蚀性、高耐磨性等优异的性能。研究者用高熵合金代替Co作为WC基硬质合金的粘结相进行深入研究,发现高熵合金作粘结相制备的WC基硬质合金具有较高的硬度、强度和刚度,良好的耐磨性和韧性。文章阐述了WC基硬质合金的概述、特点、分类及用途,介绍了以高熵合金作为粘结相的WC基硬质合金的制备方法以及力学性能,然后对WC基硬质合金的应用和发展进行了总结与展望。     

基于TiAl-xCo-Mo-Ni复合粘结相的WC基超细晶硬质合金微观组织和力学性能研究

WC/Co类超细晶硬质合金是目前制备高性能金属切削刀具的理想材料,但Co是一种宝贵资源.为了寻找代替Co的粘结相并制备性能优良的WC基超细晶硬质合金,选用TiAl-xCo-Mo-Ni作为复合粘结相,并采用放电等离子烧结(SPS)制备了WC基超细晶硬质合金,分析了SPS温度和复合粘结相成分对其性能及微观组织的影响.研究结...     

掺杂稀土的高速钢预合金粉对WC基钢结硬质合金组织和性能影响

钢结硬质合金是一种性能介于硬质合金与高速合金钢的材料,可以取代部分传统硬质合金与工模具钢在模具和切削刀具领域的应用。本研究采用气雾化法制备稀土掺杂高速钢预合金粉作为钢结硬质合金的粘结相,制备了掺杂稀土的WC基钢结硬质合金,用扫描电子显微镜观察了样品的显微组织和断口形貌,并对合金的密度、硬度、抗弯强度和冲击韧性进行了检测。研究结果表明,在高速钢预合金粉中掺杂稀土元素能提高WC基钢结硬质合金的密度,改善其硬度、抗弯强度、冲击韧性等力学性能;添加Ce元素的效果好于Y元素;采用掺杂稀土元素Ce的高速钢预合金粉制备的WC基钢结硬质合金力学性能优于传统球磨混料法掺入稀土元素Ce制备的WC基钢结硬质合金。     

无粘结相硬质合金研究进展与应用

无粘结相硬质合金指以WC为主硬质相,粘结相Co或Ni含量低于质量分数为0.5%的WC基陶瓷材料。基于改善强韧性和抗氧化性,总结讨论了该类合金的成分和组织结构设计;也总结了其烧结方法和致密化机理、晶粒细化方法和机理及生产过程的控制难点;并指出该类合金及其应用的未来发展方向。     

WC基烧结硬质合金

烧结硬质合金含87～95wt％WC硬质相和5～13wt％的以钴、Mo_2C为主的粘结相。粘结相中Mo_2C/(Co+Mo_2C)=2/100～15/100;硬质相总量的0.1～5wt％最好用TaC或NbC取代。 WC基烧结硬质合金用于铁铸件的切削刀具及     

基于Image J软件的硬质合金显微组织参数化定量分析

基于体视学原理和硬质合金显微组织特征,结合现代计算机技术,提出一种应用于WC+β(β为粘结相)2相组织的硬质合金显微组织体视学参量定量化表征的方法。利用Image J软件对硬质合金扫描电镜图像进行处理,实现对合金中WC硬质相和粘结相的体积分数、WC晶粒尺寸和分布、WC晶粒形状因子、WC邻接度以及β相平均自由程的参数化定量分析。以WC-8.5Co合金为例,展示合金显微组织参数的定量分析和表征过程。     

碳化钨基硬质合金的抗蚀性

在耐蚀硬质合金中,WC基硬质合金占有很大比重,因此研究该类合全的耐蚀性是很有必要的。本文就WC基硬质合金在酸、碱中的抗蚀性及其与粘结相含量、成分以及合金中的石墨、η₁相等的关系进行了研究。并在此基础上,对低粘结剂含量的硬质合金的活化烧结进行了探讨。WC基硬质合金的耐蚀性,主要由粘结剂的抗蚀性所决定,并与其含量相关。以Ni、Mo、Co、Cr为粘结剂的合金的抗蚀性远远优于WCCo类合金。WC基硬质合金的抗蚀性与WC相晶粒尺寸及少量异种碳化物(Cr₃C₂、Mo₂C)、合金中的石墨和η₁相的存在有关。具有较好耐蚀性的低粘结剂硬质合金,可以采用化学混合制取复合粉末、强化球磨、活化烧结的工艺制备。WC-Ni·Mo·Co·Cr系硬质业合金是制作圆珠笔球的理想材料。     

WC-(Co-Mo-Ni)硬质合金摩擦磨损特性研究

采用放电等离子烧结制备了Co-Mo-Ni新型粘结相WC基硬质合金,并在UMT-2摩擦磨损试验机上采用球-面对磨的摩擦方式,研究了新型粘结相硬质合金与TC4/GCr15这两种摩擦副的摩擦磨损特性.结果 表明:在同一摩擦条件下,绝大多数情况下TC4作为对偶件时硬质合金的摩擦系数较大.TC4作为对偶件时,在较低载荷下磨损形式...     

硬质合金顶锤加工应力的研究

针对WC—Co系列硬质合金顶锤抗弯强度与试样体积效应的依赖性关系,着重对粘结相应力、试样表面残余压缩应力和残余拉应力进行了研究,以求改进生产和提高WC—Co系列硬质合金的使用寿命。     

铁,镍基粘结相硬质合金研究的新进展

综述了铁，镍基粘结相硬质合金的现状和进展，对铁镍代钴硬质合金和传统的硬质合金性能进行了比较，指出在某些领域铁，镍基硬质合金完全可以取代ＷＣ－Ｃｏ合金。     

新型纳米晶硬质合金的研究现状及发展趋势

纳米晶硬质合金以其优异的性能在电子信息、汽车制造、航空航天、国防军事等领域被广泛应用。本文概述了近年来纳米晶硬质合金的发展状况,包括新型粘结相纳米晶硬质合金、无粘结相纳米晶硬质合金、梯度纳米晶硬质合金以及涂层纳米晶硬质合金等一系列新型纳米晶硬质合金,展望了纳米晶硬质合金在各个领域的发展前景和研发重点,为现代硬质合金材料及技术的发展提供新思路。     

放电等离子烧结的超细纯碳化钨的组织与性能

利用放电等离子烧结技术得到了近全致密的无粘结相超细纯碳化钨材料。烧结前后平均粒径达200nm的超细组织基本维持不变。该材料的硬度明显超过了常规的碳化钨基硬质合金，可以用作优异的硬质材料。     

放电等离子烧结制备无粘结相SiCw/WC硬质合金

以碳化硅晶须(SiC whiskers,SiC_w)作为增韧相,通过放电等离子烧结制备了无粘结相SiC_w/WC硬质合金。考察了放电等离子烧结温度及SiC_w添加量对SiC_w/WC硬质合金组织性能的影响。结果表明,采用放电等离子烧结在1800℃下可获得相对密度高于99%的WC烧结体,其维氏硬度和断裂韧性分别达到25.99 GPa和4.99 MPa·m^1/2。添加适量的SiC_w可以改善SiC_w/WC烧结性能和断裂韧性,在SiC_w的质量分数为0.6%时,断裂韧性达到6.80 MPa·m^1/2,当添加过量的SiC_w时,增韧效果减弱。     

从硬质合金微观结构和性能对湿磨工艺的敏感性评价WC粉末的内在质量

以XLWC25型WC粉末为原料,采用滚动湿磨和搅拌湿磨工艺经过不同的湿磨时间制备5组WC-6Co硬质合金。从合金微观组织结构参数(平均晶粒度、邻接度、晶粒分布)和力学性能对湿磨工艺的敏感度方面,探讨了硬质合金关键原材料WC粉末内在质量的评定方法。结果表明,合金微观组织结构和力学性能对湿磨工艺变化的敏感度较低,在一定程度上反映了XLWC25型WC粉末具有较好的内在质量。采用搅拌湿磨工艺,湿磨6¹0 h,WC-6Co合金的微观组织结构均匀性和综合性能可达到最佳状态,优于滚动湿磨58 h制备的参比合金的综合性能。     

Comparison between ultrafine-grained WC–Co and WC–HEA-cemented carbides

The AlFeCoNiCrTi high-entropy alloy (HEA) powders were prepared by high-energy ball milling. The ultrafine-grained WC–HEA and WC–Co-cemented carbides were fabricated through planetary ball milling and heat-pressure sintering. The microstructures and properties of the sintered alloys were compared using scanning electron microscope, X-ray diffraction, mechanical property testing and electrochemical testing. It has been shown that the AlFeCoNiCrTi HEA can be used as a binder for the ultrafine-grained WC-based cemented carbide. The WC–HEA-cemented carbide has better performances than the WC–Co-cemented carbide. The suitable contents of HEA can inhibit the WC grain growth and improve the mechanical properties and corrosion resistance of cemented carbides.     

Fabrication of Functionally Graded WC–Co Cemented Carbides with Plate-Like WC Grains

Powder Metallurgy and Metal Ceramics - Functionally graded WC–Co cemented carbides (FG WC–Co) with plate-like WC grains were fabricated by carburizing of cemented carbides with no...     

WC–Co硬质合金摩擦磨损行为的分子动力学模拟

利用分子动力学模拟研究了WC–Co硬质合金在不同条件下的摩擦过程,分析了晶粒尺寸、摩擦载荷和滑动速率等因素对硬质合金摩擦磨损行为的影响,从原子尺度揭示了硬质合金发生摩擦磨损的微观机制。结果表明,随晶粒尺寸增大,相比于晶粒转动,Co相和WC中的位错滑移逐渐在摩擦引起的塑性变形机制中起主导作用。摩擦载荷增大会导致易变形的Co粘结相被挤出表面而首先去除,通过减小晶粒尺寸可以抑制Co相的挤出–磨损机制,进而提高硬质合金的抗滑动磨损性能。滑动速率升高会降低磨损速率,主要原因是在高速滑动过程中,亚表层各相中位错的形核扩展缺乏持续的驱动应力,位错密度较低,WC不易发生断裂,Co相被挤出表面造成的磨损程度明显减轻。     

表层富立方相超细晶梯度硬质合金微观结构

通过富氮气氛烧结WC?10TiC?0.5VC?0.5Cr2C3?12Co和WC?12Co硬质合金,研究梯度结构和均匀结构硬质合金的微观结构及力学性能.利用扫描电子显微镜观察合金断面的微观形貌,使用X射线衍射仪和能谱仪分析合金物相组成,并对合金表面和芯部的硬度与断裂韧性进行测试.结果表明:与均匀结构的WC?12Co硬质合...     

中国超细和纳米晶WC-Co硬质合金的研究开发概况

概述了我国超细和纳米晶W C-Co硬质合金的研究开发现状。我国在制备超细晶硬质合金100nm左右的纳米级粉末原料(W C,W C-Co复合粉末)的批量化生产技术及烧结过程中抑制W C晶粒长大等关键技术方面已取得重要进展,可批量生产0.4～0.6滋m级超细晶硬质合金。添加新型VC基二元晶粒生长抑制剂可实验室制备W C平均晶粒度70nm的纳米晶硬质合金并获得优异性能。在此基础上,对生产技术的重点方向进行研究开发,推动我国超细晶硬质合金向产业化发展的基础条件已趋于成熟。     

烧结方法对WC-Co硬质合金性能的影响

以原位还原碳化反应法制备的超细WC-Co复合粉为原料,分别采用放电等离子烧结、低压烧结和真空烧结工艺获得块体硬质合金,系统研究烧结方法对合金的显微组织、密度及力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结的合金中,主相为WC和Co,有少量η相(Co6W6C),低压烧结和真空烧结获得的合金中物相为WC和Co;所用3种不同的烧结方法均能获得细晶块体硬质合金,其中放电等离子烧结的晶粒最细为0.35μm;低压烧结合金具有优异的综合性能,HV30为15 121 MPa,断裂韧性为13.6 MPa.m1/2,横向断裂强度为4 210 MPa。