含板状晶WC双模组织结构硬质合金的研究

采用超细WC原料，在WC-20Co合金中加入纳米Y2O3，在1440℃的液相烧结温度下获得了含板状晶WC双模组织结构的合金。通过对比低于共晶温度下热压固结工艺与传统液相烧结工艺制备的WC-20Co=1Y2O3硬质合金的组织结构发现，液相烧结合金中WC板状晶是在液相烧结阶段通过液相重结晶形成的，均匀分散在合金中的Y2O3具有促进WC从粘结相中均匀析出长大、抑制WC沿C轴方向生长的作用，因而使合金中粗大的WC呈现板状晶的形貌。研究结果表明，板状晶强化的双模结构WC-20Co—1Y2O3合金具有较好的综合性能。     

硬质合金中WC晶粒内部微孔形成原因探讨

利用扫描电镜对以蓝钨与黄钨为原料制得的粗颗粒W粉、WC粉进行形貌观察,并与其对应的WC-Co硬质合金金相组织进行了对比。以此为基础对硬质合金中WC晶粒内部微孔这一比较常见的现象作出解释,即合金中WC晶粒内部微孔主要来源于原料W粉。实验结果表明,选用蓝钨为硬质合金生产原料可使合金中WC晶粒内部微孔明显减少,从而使合金的综合性能得到提高。     

超细晶WC-10Co硬质合金制备的主要影响因素

利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及力学性能测试分析,研究了不同粒度的WC和Co原始粉末经不同时间球磨后的微观形貌;并对球磨后的复合粉末添加不同配比的晶粒抑制剂,进行真空热压烧结制备了超细晶硬质合金,考察了不同配比的晶粒抑制剂对超细晶硬质合金组织和力学性能的影响。结果表明,使用原始细颗粒粉末,经较短时间的球磨处理就可以达到较好的细化效果;复合添加VC＋Cr3C2或VC＋TaC晶粒抑制剂对硬质合金晶粒的细化效果明显好于单一添加VC的细化效果;添加Cr3C2后WC晶粒呈近圆形,且硬质合金抗弯强度有明显提高;添加TaC后的WC晶粒呈三角形或四边形,促进了硬质合金的硬度提高。     

从硬质合金典型材质发展看中国硬质合金工业的技术进步

中国是世界硬质合金的生产与消耗大国,中国硬质合金工业的技术现状令世人关注.本文从硬质合金典型材质与关键原料制备技术及其微观组织结构与性能特性等方面,展示了近年来中国硬质合金工业的主要技术进展.包括紫钨工艺制备的超细、纳米W粉与WC粉,紫钨工艺与WC-Co纳米复合粉工艺制备的超细晶硬质合金,超粗晶硬质合金以及原位激发自润...     

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.     

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。     

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。     

超细WC-Co复合粉热压烧结制备亚微米硬质合金

以原位还原所得超细WC-6%Co复合粉为原料,研究了热压烧结制备硬质合金材料的工艺过程,并分析了材料的物理性能及力学性能。结果表明:将平均粒径约300nm的超细WC-Co复合粉在热压炉中于1 370℃烧结1.5h,可得到平均晶粒度为600nm、相对密度99%且具有良好综合力学性能的亚微米WC-Co硬质合金。     

一种利用废残粗晶硬质合金生产超细WC-Co复合粉末的新方法

随着钨矿开采和钨用量的增加,钨的储量已越来越少,世界钨业将面临严峻的原钨短缺。面对这种形势,专家们研究了许多的对策,回收再生和有效利用废残硬质合金便是其中之一,它是弥补原钨资源不足的重要措施。本文研究了一种利用废残粗晶硬质合金生产超细WC-Co复合粉末的新方法,用这种粉末生产的超细硬质合金强度及硬度高,综合性能好。     

超细硬质合金生产过程中的质量控制

综述了超细硬质合金在生产过程中的质量控制,着重分析了中低钴(质量分数《8%)超细硬质合金在生产过程中容易出现的微孔隙、聚晶、钴池、晶粒长大和夹粗等缺陷及其可能产生的原因.大量超细硬质合金工业化生产实践表明:选用粒度分布均匀、杂质含量低的超细粉末原料,并配以相应的湿磨、压制和烧结工艺以及对生产各环节精确、量化控制和管理等是生产优质、高性能超细硬质合金的关键因素.     

以紫钨为原料制备超细WC-Co硬质合金

超细硬质合金具有高硬度、高耐磨性等优异性能,保证超细硬质合金的晶粒度小而且均匀的一个关键因素就是以粒度细小、分布均匀的超细WC粉末为原料。超细WC粉末的制备过程中,常用的氧化物原料为蓝钨,以紫钨为原料的制备工艺报道较少。采用相同的工艺,分别以蓝钨和紫钨为原料制备出超细WC粉末,并采用相同工艺制备出超细硬质合金,对两种产品性能进行对比,发现以紫钨为原料制备出的超细硬质合金晶粒度小,强度和硬度高,具有较好综合性能。     

Ultrafine and nanoscaled tungsten carbide synthesis from colloidal carbon coated nano tungsten precursor

Abstract

A new process for synthesising homogeneous ultrafine and nanoscaled tungsten carbide with good stability in air from well dispersed colloidal carbon coated nano tungsten precursor with highly agglomerated nanoscaled tungsten powder as starting material in a cost effective way is introduced. It is shown that hydrogen atmosphere facilitates the carbon and tungsten reaction process. Inheritance character in grain size distribution of tungsten carbide from tungsten starting material with BET calculated grain size of 46·1 nm has been observed. When the carburisation temperature increases from 1000 to 1300°C, the Brunauer–Emmett–Teller calculated grain size of tungsten carbide powder increases from 68·6 nm to 339·4 nm and the oxygen content decreases from 0·44 to 0·10%.     

不同工艺条件对WC-20％Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备WC—Co粉末,分别在低压和真空条件下制备WC-20％Co硬质合金,通过对合金性能的检测和金相组织的观察,研究了球磨时间和烧结工艺对硬质合金性能的影响。结果表明,球磨时间对硬质合金性能和组织结构有明显的影响;通过控制适当的球磨时间,町提高硬质合金的硬度和高韧性;通过调节工艺,真空烧结也可以提高合金的性能,低压烧结对粗颗粒WC为原料的合金的综合性能提高不明显。     

低压烧结对硬质合金组织和性能的影响

通过配制不同粒度的WC粉末,分别在低压和真空条件下烧结制备WC-6Co硬质合金,采用扫描电镜分析、光学金相检测、显微硬度试验、钴磁检测、矫顽磁力检测和抗弯强度检测等方法,对比研究了低压烧结和真空烧结制备的硬质合金的显微组织和性能。结果表明,与真空烧结相比,低压烧结有效地降低了合金的孔隙度,增大了合金的密度,提高了合金的综合性能;低压烧结对合金的组织和性能的影响程度与原料WC粒度有关,低压烧结对粗颗粒WC为原料的合金的综合性能提高不明显。     

High temperature hardness of tungsten carbide

The effect of crystallographic orientation and test temperature on hardness of WC single crystals was investigated along with the hot hardness of poly crystalline tungsten carbide. Also investigated was the effect of carbide grain size and the amount of binder phase on the hot hardness of some cemented tungsten carbides. The hot hardness of single crystal WC on all major crystallographic orientations evaluated decreases very rapidly for increasing temperature, and the single crystal hardness on its hardest orientation is only about half of the polycrystalline material depending on the test temperature. Because of its polycrystalline character, some cobalt bonded cemented tungsten carbides can be harder than single crystal WC over some intermediate temperature range.     

热压固结与传统液相烧结对WC-20Co-1Y2O3硬质合金组织结构与性能的影响

研究了低于共晶温度下热压固结与传统液相烧结对用超细原料制备的WC-20Co-1Y2O3硬质合金组织结构与性能的影响.研究结果表明热压固结的合金具有组织结构致密、细小、均匀、各向同性的特点,但是合金中存在较多的钴池,采用超细原料、较高的液相烧结温度制备高钴硬质合金,合金中的稀土不能对合金中晶粒非均匀长大产生有效的抑制作用,合金晶粒组织呈现双模结构,其中粗大WC大多为极状晶,因而合金韧性较高.     

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。     

WC粉末粒度与形貌对硬质合金中WC晶粒度、晶粒形貌与合金性能的影响

探讨了粗颗粒与特粗颗粒两种粒度级别以及平面化表面与球化表面两种形貌特征的WC原料对WC-Co硬质合金中WC晶粒度、晶粒形貌以及合金性能的影响。结果表明,分别采用费氏粒度为11.4￣13.4μm,与22.0￣28.3μm两种粒度级别的WC粉末为原料制备合金,尽管两种合金硬度之间存在明显差别,但是两种合金的晶粒度相差很小,在4.0￣4.3μm之间,同属一种粒度级别。WC原料的原始形貌对合金中WC晶粒形貌与合金性能影响很小,碱金属掺杂原料制备的合金中WC晶粒结晶完整性相对较差。因此,高纯原料是制备高性能硬质合金的基础。     

WC相的TEM研究

采用不同工艺处理的原材料、不同的烧结处理制度等,将导致合金中WC微观结构的变化,从而不同程度的影响着合金的性能。了解和掌握这些知识对于生产高质量的硬质合金具有重要意义。对自贡硬质合金有限责任公司生产的YG11C合金进行了仔细的TEM研究,了解其WC相的微观结构,结果表明,在WC相中,除了存在WC相外,还存在着W2C、WC(1-X)等相。     

以镍代钴碳化钨基硬质合金的发展

综述了近几年国内外以镍代钴碳化钨基硬质合金的发展概貌。论述了硬质合金以镍代钴的理论根据及意义。通过合金化、合金晶粒细化、添加微量稀土元素等工艺措施,镍可以全部取代钴,其合金性能和钴合金相当,而抗氧化性能优于钴合金