立方碳化物和La添加剂对WC-Co合金中WC晶粒形貌以及合金硬度与韧性的影响(英文)

研究了立方碳化物 Cr3C2、VC 以及稀土 La 添加剂对 WC-Co 合金中 WC 晶粒形貌以及合金硬度与韧性的影响。为了强化烧结过程中 WC 晶粒生长的驱动力,采用具有高烧结活性的纳米 W 和纳米 C 为原料。为了获得合金中 WC 晶粒的三维形貌,采用扫描电镜直接观察合金烧结体的自然表面。结果表明,合金添加剂对WC 晶粒形貌及其粒度分布特征以及合金的硬度与韧性有较大影响。由于均质三角棱柱形板状 WC 晶粒的形成,WC-10Co-0.6Cr3C2-0.06La2O3 合金具有极佳的硬度与韧性组合。讨论了合金中 WC 晶粒形貌的调控机制以及合金中 WC 晶粒形貌特征对合金性能的影响。     

矿用硬质合金WC晶粒均匀性及板状形貌异常长大的控制

针对矿用硬质合金对微观结构均匀性的要求,以WC-Co硬质合金为研究对象,研究了WC原料、球磨工艺、钴含量、碳含量、添加剂、烧结温度等因素对WC晶粒均匀性的影响,制备了14组合金试样,通过对烧结后合金的微观结构观察,分析研究了以上因素对WC晶粒均匀性的影响。其中重点分析了硬质合金微观组织中WC晶粒呈板状形貌异常长大的原因。研究结果表明:球磨过程中产生的细小WC数量越多,越易于出现板状晶;硬质合金中板状晶的出现与钴含量、烧结温度、抑制剂、球磨时间、WC原始粒度都有密切关系;WC粒度增加、钴含量降低、球磨时间减少、烧结温度降低和添加抑制剂均可提高WC晶粒的均匀性并降低合金中出现板状晶的可能性。     

WC碳量对WC-6%Ni硬质合金组织与性能影响

选用总碳含量为5.90%（不饱和碳,质量分数,下同）和6.15%（饱和碳）两种WC原料,分别配制WC-6%Ni硬质合金的橡胶混合料和石蜡混合料并压制成压坯,通过调整压坯的脱胶和脱蜡条件来改变合金的相对磁饱和,使合金具有二相（WC+Ni）或三相（WC+Ni+η和WC+Ni+C）结构,对比研究了在相对磁饱相当的状态下,不饱和碳化钨原料和饱和碳化钨原料对WC-6%Ni硬质合金的组织结构与性能的差异。结果表明：WC-Ni硬质合金的比饱和磁化强度较低,但仍然和WC-Co硬质合金类似可以作为衡量合金碳含量高低的指标,其极限相对磁饱和值约为90%左右;不饱和碳化钨原料由于W2C相的存在,制得的合金组织受碳含量影响敏感,极易出现异常粗大晶粒的情况;在无磁状态、且处于二相结构时,不饱和碳化钨原料制得合金的密度、硬度、抗弯强度都稍高于饱和碳化钨原料制得合金;在相对磁饱和约80%、且处于二相结构时,不饱和碳化钨原料制得合金的密度、硬度稍高于饱和碳化钨原料制得合金,但饱和碳化钨原料制得合金的抗弯强度比不饱和碳化钨原料制得合金高19.4%。生产实践中,应选用饱和碳的碳化钨原料生产WC-Ni硬质合金以获得均匀的组...     

原始WC粉末粒度组成对超细硬质合金组织及性能的影响

分别采用两种工艺制备的Fsss粒度相近的WC粉末为原料,在不同球磨时间下制备WC-10%Co-0.3%Cr_3C_2-0.5%TaC试样于1 450℃下烧结,对比两种合金的微观结构和常规性能。结果表明:采用粒度分布较窄、不含WC团聚颗粒的WC粉末为原料,经10 h球磨就能得到微观组织结构均匀的超细硬质合金;采用粒度分布较宽、含有大量WC团聚颗粒的WC粉末为原料,需要50 h球磨才能得到微观结构较为均匀的超细硬质合金,球磨时未被破碎的WC团聚颗粒烧结时会长大为WC晶粒团聚体,或者是粗大WC晶粒,会降低合金的抗弯强度值;原始粉末粒度组成对超细硬质合金的矫顽磁力、密度和硬度影响较小。     

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。     

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。     

WC粉粒度特征与硬质合金WC晶粒粒度关系的定量研究

本文研究了粒度接近的5个批次原料WC粉及对应合金的特性。利用扫描电镜分析原料WC粉的整体特征及WC颗粒聚集体构成特征,用激光粒度分析仪分析了各批次原料WC粉的粒度分布,用定量金相软件分析了合金成品WC晶粒粒度分布。结果表明,粒度接近的各批次的原料WC粉颗粒粒度分布不尽相同。在相同的球磨时间下,WC粉末粒度分布相同的批次,合金WC晶粒粒度分布曲线不尽相同,原料WC粉末中单晶WC颗粒的粒度对合金WC晶粒粒度分布有直接影响。评价WC的质量应从Fsss粒度、粒度分布、电镜形貌和球磨实验合金的晶粒分布进行综合分析。     

以蓝钨为原料制取的粗颗粒W粉、WC粉特性的研究

本文从粉末粒度分布、微观结构以及对合金性能的影响等三方面探讨了以蓝钨为原料制取用颗粒W粉、WC粉的特性。结果表明，从W粉、WC粉的粒度分布曲线来看，蓝钨原料与黄钨原料没有什么本质区别，要制取粒度分布比较平坦、没有尖峰的粗颗粒W粉和粒度分布曲线不出现双峰的粗颗粒WC粉不能靠选择原料种类来解决；用扫描电镜观察W粉、WC粉的微观形貌时发现，用黄钨为原料制的W粉、WC粉颗粒表面存在明显微孔，而这一现象在以蓝钨为原料制得的W粉、WC粉中没有发现；与黄钨相比，以蓝钨为原料制得的WC－Co、WC－Co－Ni硬质合金具有较好的综合性能。     

化学包裹粉工艺制备粗晶粒WC-Co硬质合金

以费氏粒度为8.06μm的WC粉与Co(NO3)2·6H2O为原料,采用N(CH2CH2OH)3(TEA)为还原剂制备WC-12%Co(质量分数)包裹粉,以包裹粉为原料制备WC-12%Co硬质合金。采用扫描电镜观察包裹粉与合金中WC晶粒的立体形貌,采用X射线衍射仪分析粉末的物相组成,采用比表面积分析仪分析TEA还原产物多孔泡沫Co的比表面积,采用金相显微镜观察合金的组织结构。结果表明:包裹粉中Co为纯fcc高温相结构,呈多孔泡沫状纳米组装结构形式包裹在WC粉末表面;WC-12%Co合金组织结构均匀,平均晶粒度为4.8μm,WC晶粒结晶完整、呈规则多面体形状。     

用喷雾转化法制备的纳米晶粉末烧结的WC—10Co硬质合金的力学性能

研究了纳米晶WC－10Co硬质合金的力学性能和显著结构。这种纳米晶WC－10Co硬质合金粉末是将含有偏钨酸铵（AMT）和硝酸钴的溶液喷雾干燥制得的纳米晶前驱体粉末再经过还原和碳化制备的。直径约100nm的WC粉末与Co炽结相混合均匀，并在1毫乇压力和1375℃下进行烧结。为了与纳米晶料WC－10Co的显微结构和力学性能相比较，将直径范围为0．57－4μm的工业用WC粉末与Co粉混合，并在与纳米晶粉末相同的条件下进行烧结，在纳米晶WC－10Co硬质合金中加入不同量的TaC、Cr3C2和VC作为晶粒长大抑制剂。为研究WC－10Co硬质合金中Co粘结相的显微结构，以WC－10Co硬质合金烧结温度下制备了Co-W-C合金。WC－10Co硬质合金随着WC粒度的减小而增加的硬度因而符合霍尔－佩奇型关系式。WC－10Co硬质合金的断裂韧性随着Co粘结相的HCP（密排六方相）／FCC（面心六方相）比的增大（由于HCP／FCC相引起的）而提高。     

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。     

粗晶碳化钨粒度对WC-Co合金晶粒度的影响

选用供应态分别为30μm和12μm的二种粗颗粒WC粉末,研究不同方法表征的粉末粒度与合金晶粒度的关系。结果表明:三种粉末粒度测定方法给出的结果都呈现粒度越粗合金的晶粒度也越粗的规律。粗颗粒WC的研磨态粒度与合金的晶粒度相当接近,金相法测得的12μmWC的晶粒分布与所制备的合金的晶粒度的一致性比30μmWC制备的合金要好。粗晶WC研磨态的Fsss粒度可以用于评价粗晶WC晶粒度,也可以预测WC-Co合金的晶粒度。     

Cr_3C_2对WC-6.5％Co硬质合金组织和性能的影响

通过向WC-6.5%Co硬质合金中添加0%～2.0%的晶粒长大抑制剂Cr_3C_2,研究了其对硬质合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,Cr_3C_2的添加细化了WC晶粒,但不能完全抑制WC晶粒的异常长大。Cr_3C_2使合金的硬度提高,但是却降低了合金的致密度和抗弯强度。Cr_3C_2添加量为0.5%时,合金的综合性能最好。     

抑制剂对WC-15wt%Co硬质合金性能的影响

研究了抑制剂的不同种类和添加量对WC-15wt%Co硬质合金性能的影响。添加抑制剂可以抑制烧结过程中的晶粒长大及非均匀长大,提高合金的各项性能。在原始WC粉末粒度较粗的合金中添加一定量的VC/Cr3C2,也可以制取WC晶粒度达到亚微米级的合金。     

WC-Co硬质合金磁性能与晶粒度之间的关系

对硬质合金磁性能与显微结构参数之间的关系模型进行了简短介绍。测量了超细、亚微和中粗晶粒度WC-Co硬质合金的磁性能,并利用扫描电镜或金相显微镜测量对应牌号合金的WC平均晶粒度,建立了一个新的描述WC-Co硬质合金磁性能和平均晶粒度之间的经验关系公式。结果表明,新关系式对于不同合金牌号合金具有较高的准确度和良好的应用效果。     

Optimization of Initial WC Grain-Size Distribution in WC-6Ni Cemented Carbides

The initial WC grain-size distribution, as one of the most important factors influencing the properties of alloys, has been focused on for a long time in some fields other than cemented carbides. In the present work, five groups of WC-6Ni cemented carbides were prepared and the effect of initial WC grain-size distribution on the microstructure and properties of the hard alloys was studied. The results indicate that initial WC grain-size distribution has significant influence on the microstructure and properties of WC-6Ni cemented carbides, except density. When the mass ratio of coarse-WC and fine-WC is 7:3, WC-6Ni cemented carbide samples with initial WC grain-size distribution of WC-1(4.8 μm) and WC-4(0.7 μm) show a relatively good combination properties, while the cemented carbide samples with WC-5(0.4 μm) as the fine-WC component exhibit higher values on some properties, mainly hardness and immersion corrosion resistance in acid and alkali.     

Tungsten carbide platelet-containing cemented carbide with yttrium containing dispersed phase

A fine and platelet tungsten carbide patterned structure with fine yttrium containing dispersed phase was observed in liquid phase sintered WC-20% Co-1%Y2O3 cemented carbide with ultrafine tungsten carbide and nano yttrium oxide as starting materials. By comparing the microstructures of the alloy prepared by hot-press at the temperature below the eutectic melting temperature and by conventional liquid phase sintering, it is shown that hexagonal and truncated trigonal plate-like WC grains are formed through the mechanism of dissolution-precipitation （recrystallization） at the stage of liquid phase sintering. Yttrium in the addition form of oxide exhibits good ability in inhibiting the discontinuous or inhomogeneous WC grain growth in the alloy at the stage of solid phase sintering.     

WC添加方式对Cr_3C_2基硬质合金性能的影响

探讨了两种不同的WC添加方式对Cr3C2基硬质合金组织与性能的影响。结果表明,与WC以单一碳化物形式在湿磨时加入相比,WC以Cr3C2—WC复式碳化物形式加入,制备的合金晶粒较细、抗弯强度较高。     

微量钴对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响

采用Cr3C2、VC掺杂超细WC为原料和无压真空烧结工艺,通过合金微观组织结构的观察与分析,研究了添加质量分数为0.3%的Co对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响。结果表明,微量Co的存在加速了WC的烧结致密化过程,与此同时也导致了WC晶粒明显的各向异性非连续晶粒长大。在上述研究基础上,提出了一种无金属粘结相WC硬质合金的低成本制备工艺,探讨了超细硬质合金中WC晶粒生长机制,提出了超细硬质合金的质量改进建议。     

纳米硬质合金制备技术的研究

研究了 WC-Co纳米硬质合金的制备技术。采用强化球磨、添加晶粒长大抑制剂和低温加压烧结工艺 ,获得了 WC晶粒度接近 2 0 0 nm的硬质合金。研究了 VC和Cr3 C2 两种抑制剂加入量对合金组织、WC晶粒度和性能的影响以及抑制晶粒长大的机理。研究结果表明 ,添加 VC和 Cr3 C2 晶粒长大抑制剂十分有效的抑制了晶粒的长大 ,合金中的 WC晶粒度随抑制剂加入量的增加而细化。但过多的抑制剂不仅会导致碳化物在 WC/Co晶界上大量析出 ,而且也会增加孔隙度 ,结果增加了合金脆性 ,降低了合金的强度 ,其有害影响 VC比 Cr3 C2 更大。采用加压烧结可消除合金中的孔隙提高合金的强度。