无η相梯度WC-Co硬质合金的微观结构与性能

采用气氛烧结法制备了无η相梯度WC-Co硬质合金,并通过扫描电子显微镜观察渗碳处理前后样品的微观形貌和WC晶粒尺寸,X射线能谱仪测量Co含量的分布,X射线衍射仪分析样品的相结构,显微硬度计测量样品表面、心部的硬度,X射线应力仪测量样品烧结表面的残余应力,钴磁测量仪和矫顽磁力计测量样品的钴磁值、矫顽磁力,对梯度硬质合金的微观结构和性能进行了分析。结果表明,通过渗碳处理可以制备出无η相的梯度WC-Co硬质合金,WC晶粒有长大的趋势,但长大幅度较小;渗碳处理后合金钴磁值增大,矫顽磁力减小;梯度硬质合金的硬度呈梯度分布,表面硬度显著高于渗碳处理前的硬质合金的平均硬度;梯度硬质合金烧结表面的残余应力为压应力,残余应力数值低于渗碳处理前的硬质合金。     

功能梯度 WC-Co/WC-Fe-Ni双层硬质合金的研究

使用新的制备方法成功制备了功能梯度WC-Co/WC-Fe-Ni双层结构硬质合金。冷压成型所需的压制压力需要保持在15 MPa,在这个压力下WC-Co和WC-Fe-Ni层的烧结收缩率相同,制备的双层合金没有分层和裂纹等不利现象出现。采用X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）等实验手段研究了双层合金的相组成与微观结构,发现合金中没有η或者石墨相的存在,而且,WC-Co和WC-Fe-Ni层间的界面处结合良好。同时,在WC-Co/WC-Fe-Ni双层结构硬质合金的界面处有明显的连续变化的 Fe, Ni 和 Co 成分梯度,两层间的成分梯度导致界面附近的硬度梯度的形成。制备的功能梯度WC-Co/WC-Fe-Ni双层结构硬质合金同时高的硬度、耐磨性和韧性。     

梯度硬质合金制备技术及研究现状

本文概述了梯度硬质合金发展历程,对DP合金制备方法、组织性能及梯度层形成机理进行阐述和分析,并列举了表层脱立方相、富立方相和其他梯度硬质合金的制备方法和组织性能。本文目的是为研究梯度硬质合金结构与性能设计的研究人员提供更多可能性,并为对这一方向感兴趣的研究人员介绍广阔的梯度硬质合金世界。     

WC-Co硬质合金中的添加剂

综述了WC-Co硬质合金中的添加剂,添加机制和添加方式对硬质合金性能的影响。重点讨论了碳化物添加剂。介绍了一些其他的添加剂及添加工艺。     

超细WC-Co硬质合金复合粉末的研究进展

超细硬质合金因其高强度、高硬度、高耐磨性等优良性能满足了现代工业的发展,而制备超细WC-Co硬质合金关键技术之一在于原料粉末的制备。近年来,研究人员开发了多种超细WC-Co复合粉末的制备技术,有利于制备出具有超细结构的WC-Co合金材料。本文介绍、归纳了目前国内外直接还原碳化法、化学沉淀法、机械合金化法、喷雾转化法的制备超细WC-Co复合粉末工艺及研究成果,其中喷雾干燥法和直接还原碳化法已在硬质合金行业中实现部分产业化,具有诱人的应用前景。     

WC-Co硬质合金中的η相

论述了缺碳的WC—Co硬质合金中η1相的形态和分布规律及其鉴别方法，研究了影响η1相的因素，讨论了成核和长大机制。结果表明，wc－co合金的η相虽存在多种形式，但同一试样的平衡组织中只能出现一种η相,η1相形核于WC—Y相界，其成核和长大受Y相成分和数量制约，因而受合金碳含量、钴配量和WC晶粒尺寸等因素的影响。     

WC-Co硬质合金的相转变

用高温 X射线衍射装置对低碳 WC- 2 0 Co合金混合料进行了从室温到130 0℃连续升温过程的动态相转变研究。结果表明 ,以低碳 WC粉为原料的 WC- Co系合金在真空烧结升温过程中是通过钨和碳原子的扩散作用消耗原料中的游离态钴和WC(90 0℃以下是 W2 C和单质钨 )进行的脱碳型不平衡相转变。除 90 0℃以下由原料中的 W2 C(和单质钨 )及游离态钴生成η1 相外 ,10 0 0℃以上升温过程中生成的高温相η化合物和金属间化合物与原料中固有的 W2 C(和单质钨 )含量无关 ,也与钴的同素异构相变无关。烧结降温期间高温相通过增碳作用平衡转变成游离态钴和 WC,室温合金中的η1 相含量完全取决于原料中 W2 C(和单质钨 )的含量     

WC-Co硬质合金的弹性性能

综述了WC-Co硬质合金弹性性能的预测模型,并计算了硬质合金不同Co含量时的弹性性能参数值,并对不同的模型的预测值与文献中的测量结果进行了比较。采用引入WC晶粒邻接度C的Golovchan模型计算的WC-Co硬质合金的弹性模量值,相比Voigt-Reuss模型和Hashin-Shtrikman模型,更接近于实测值。而泊松比的值相对偏低,但可以采用Hashin-Shtrikman模型的泊松比上限确定泊松比的值。另外,给出了弹性模量的实验测定方法标准。这为硬质合金重要弹性参数值的确定提供了实验测定和理论计算的依据。     

WC-Co梯度硬质合金的制备及渗碳对其组织的影响

采用光学金相检测、扫描电镜分析、能谱分析等方法对WC-6Co硬质合金渗碳处理后的成分和梯度组织结构进行分析.结果表明:对硬质合金渗碳处理后可形成显微组织和钨、钴含量的梯度分布,其特征是合金表层和次表层的η相已经完全消失,属正常的WC γ两相组织,合金的芯部依然是含η相的三相组织,中间形成了一个富钴层;碳原子的扩散和液相钴的流动是形成梯度的原因;在各渗碳温度下,合金的梯度结构厚度均随渗碳时间的增加而增加;在渗碳时间和渗碳温度相同的情况下,合金的梯度层厚度均随合金初始总碳含量的增加而增厚.渗碳处理后外表面的WC晶粒可能会产生一定的粗化现象.     

渗碳工艺对WC-Co梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响

对缺碳硬质合金采用渗碳处理制备梯度硬质合金,利用显微组织分析和维氏硬度测试等方法,研究渗碳工艺对梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响。结果表明：渗碳处理后随着渗碳时间延长,梯度层厚度增大,长时间渗碳还会出现梯度结构消失现象;渗碳时表面层WC晶粒长大,且渗碳时间越长晶粒长大越严重;渗碳后梯度硬质合金的表面硬度明显提高;渗碳后合金的表面硬度明显高于烧结态合金的表面硬度;随着渗碳时间的延长,合金表面硬度先增大后减小;合金的硬度在截面上沿梯度方向呈连续梯度变化,合金表面层因WC含量较高、钴含量较低而具有较高的硬度,中间层因钴含量较高、WC含量较低,其硬度较低。     

烧结制备含Ti功能梯度硬质合金的研究进展

随着科学技术的发展,对硬质合金的性能提出了越来越高的要求。功能梯度硬质合金通过赋予材料不同部位以不同的性能,成功应用于现代工业技术领域。本文综述了气氛烧结制备含Ti功能梯度硬质合金的研究进展,分析了国内外对表面梯度层的形成机理、制备工艺、梯度结构特征及切削性能的研究成果,指出加强相关机理研究和实验工艺优化是今后研究工作的重点。     

真空－气压烧结WC—Co硬质合金的研究

以真空－气压烧结炉为主要手段，研究了ＷＣ—Ｃｏ硬质合金在真空烧结中的行为及气压烧结的作用。结果表明：ＹＧ８牌号的硬质合金的真空烧结起始于约９４０℃，终止于约１４２０℃，其真空烧结机理为相界反应控制的“溶解－淀析”过程。采用气压烧结工艺后，材料各方面性能均有明显改善。     

液相烧结法制备大尺寸双层梯度结构硬质合金的研究

常规均质结构硬质合金的硬度与韧性是一对矛盾特性,需要根据实际使用条件,在硬度和韧性之间进行妥协取舍。功能梯度结构材料是解决这个难题的可行办法。本文采用液相烧结的方法,制备了具有双层梯度结构的大尺寸硬质合金制品。通过测试横向断裂强度(TRS)和室温冲击韧性(ak)研究了结合部位的强度。采用金相显微镜观察了结合部位的显微组织,并通过测试维氏硬度、密度和磁性能的方法分析了结合部位组织的梯度变化情况。实验结果表明:液相烧结扩散法可以实现不同硬质合金之间的冶金结合,结合强度可达2 000 MPa以上,结合部位的显微组织存在明显界面和显著梯度结构。     

WC-Co硬质合金刀具的放电等离子热压烧结工艺与性能研究

研究WC-CO硬质合金的放电等离子热压烧结,采用阿基米德法、扫描电镜、万能试验机和维氏硬度法测试了硬质合金结构和性能。结果表明,随着烧结温度提高,WC硬质合金致密化程度越高,烧结温度1 300℃后晶粒长大且不均匀。烧结温度1 300℃前相对密度随烧结温度提高显著增加,1 300℃后相对密度变化不大。WC硬质合金抗弯强度随烧结温度提高先增加后减小,1 300℃时达到1 920 MPa。烧结温度1 200℃和1 250℃时断裂韧性分别为8.1 MPa·m~(1/2)和9.6 MPa·m~(1/2),烧结温度1 300℃时迅速增加到10.4 MPa·m~(1/2)。     

烧结碳势对梯度硬质合金组织结构的影响

结合热力学计算,通过两次烧结法,先在含氮气氛下预烧结,然后在不同碳势的气氛下梯度烧结,分别制备了WC-Ti(C,N)-7.5%Co、WC-Ti(C,N)-10%Co、WC-Ti(C,N)-7.5%Co-3%Nb和WC-Ti(C,N)-10%Co-3%Ta共4组成分的梯度硬质合金。通过对其成分分布和微观组织结构的表征,研究了烧结碳势对不同组分的梯度硬质合金基体合金表面无立方相层厚度的影响。结果表明:烧结碳气氛与合金碳势差较大时能形成表面无立方相层,烧结气氛的碳势越高,表面无立方相层越薄;在气氛与合金碳势差过小时不形成梯度,而是形成均质结构;Co含量提高,更容易形成梯度,表面无立方相层加厚;加入了Ta或Nb之后,立方相增多,梯度形成效果更明显,但无立方相层变薄。     

提高WC—Co硬质合金顶锤质量的研究

对烧结后的硬质合金顶锤进行热等静压（ＨＩＰ），能有效提高其密度，使其在合成金刚石生产中使用寿命普遍延长３—４倍。热等静压的最佳工艺条件是：温度在１３５０～１３７５℃，压力为８０～１００ＭＰａ，保温保压时间１００～１２０ｍｉｎ。同时，较全面地观察和分析了ＷＣ—Ｃｏ硬质合金破裂的行为，并阐述了采用ＨＩＰ处理能提高ＷＣ—Ｃｏ硬质合金顶锤质量的原因。     

烧结工艺对梯度结构硬质合金梯度层组织和厚度的影响

本文用两步烧结方法制备了梯度结构硬质合金,用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析研究了不同的烧结工艺和基体中Co含量对梯度层元素浓度分布、梯度层厚度及显微组织的影响。实验结果表明,烧结温度和保温时间对脱β层厚度有很大影响,基体中高的Co含量有利于梯度层厚度的增加。     

放电等离子烧结压力对超细WC-Co硬质合金性能的影响

通过分析放电等离子烧结致密化过程,确定了致密化温度;研究了SPS烧结过程中压力对WC-Co硬质合金致密化、显微组织及性能的影响。结果表明,放电等离子烧结粉末在1 130℃时,达到最大收缩率;烧结压力的增加,样品的致密度、硬度增加;断裂韧性的变化集中在11.5~12.1 MPa.m1/2之间,和硬度的变化呈现相反的趋势;烧结压力相对较小时,样品WC晶粒较粗大且不均匀;在40 MPa和55 MPa时,晶粒相对较小且分布均匀。要得到高性能、高致密度的样品,合理的烧结温度在1 200℃以上,烧结压力为40 MPa。     

两相WC-Co硬质合金的成分

由理论分析和实验数据推导了两相WC-Co硬质合金γ相磁饱和与钨浓度的关系及合金成分与合金密度和磁饱和的定量关系。结果表明,兼用密度和磁饱和测量值用解析法能精确计算WC-Co合金的成分;两相区下限合金碳含量及WC+γ两相区碳含量宽度不仅和真实钴含量有关,还取决于两相区下限γ相中的钨浓度。