凿岩钎头用WC-Fe/Ni/Co硬质合金的研究

研究了WC－10（Fe－Ni－Co）硬质含金粘结剂成份对合金力学性能的影响及其在回转冲击式凿岩条件下硬质合金钎头的使用效果。     

先进新型的WC和粘结剂粉末牌号—性能及应用

本文论述了先进的WC和新型的Fe/Ni/Co粉末的性能及应用,特别注意的重点是：（1）细晶和高烧结活性的Fe/Ni/Co粉末和（20在WC－100wt%Co0硬质合金结构中能获得线性截距平均值为100－130nmWC晶粒的超WC粉末,已表明新型粉末的质量,独特的特征及性能对于获得极好和改善性能的硬质合金和金刚石刀具是关键因素。在粉末性能,烧结行为与硬质合金结构和性能之间的许多关系业已确立。除了其它众所周知的参数外,晶格显微结构以及新型粉末的混合晶相,已表明至于刀具材料的优化烧结,结构形成和性能改善是必需的。     

以Ni作粘结剂的硬质合金

对镍取代或者部分取代WC—Co硬质合金中的粘结相及用镍粘结TiCN金属陶瓷过去已有不少的研究报道和评述。一般认为WC－Ni硬质合金具有与WC－Co硬质合金相同的抗弯强度，但其硬度要低100～200HV。钴相具有较高的加工硬化速度，而镍具有较好的断裂韧性。但是在镍中加入0．5％的铬时，则可得到比钻粘结的合金更高的硬度、抗弯强度和硬化速度。由于WC－Ni合金性能的改进，因此WC－Ni合金不仅用于作稀土磁性材料的压制模，而且在核工业和抗氧化、抗腐蚀等领域也得到了应用。用镍代替30％的钴时，所制得的合金具有更高的延展性，因而可用作…     

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。     

Ni3Al添加量对WC-Co硬质合金中WC晶粒形状的影响

采用粉末冶金制备技术,以粗WC粉末、Co粉和WC＋Ni3Al预合金粉末为原料制备出WC-40vol％（Co—Ni,Al）硬质合金。利用扫描电镜和透射电镜研究了不同NbAl含量对WC-40vol％（Co—Ni3Al）硬质合金中WC晶粒形状的影响规律。结果表明：W在Co粘结相中的固溶度接近25．4wt％,而W在Ni,Al粘结相中的固溶度接近9．5wt％,随着NbAl含量的增加,粘结相对W的固溶度减小,合金中的WC晶粒圆钝和细小;WC晶粒表面上出现明显的台阶。相应的,延长烧结时间,WC—Co—Ni3Al硬质合金具有与WC—Co硬质合金相同的WC生长行为,WC-40vol％（Co—Ni3Al）硬质合金中的WC晶粒表面上的台阶处出现明显的刻面。     

硬质合金随机堆垛结构(Ⅲ)孔隙、间隙及皱缩

通过热力学分析和计算及电子显微镜观察．发现了硬质合金中存在着堆垛间隙和堆垛孔隙,这是不可抗拒的趋势。通过非均质形核理论．发现了硬质含金中有限量Co相情况下．Co相发生皱缩现象．其特征是点状、链状及块状皱缩．另外WC－Fe、WC－Ni、WC一Co、W－Cu合金也有类似的不可抗拒的皱缩现象。这种由皱缩产生的极微细间隙则是实测强度远远低于理论计算强度的成因。通过电镜观察发现了非均质形核中点阵匹配理论的例证,证实了WC与Co结合是Co立方晶系。硬质合金中溶解析出发生的场所基本上是原址不动;合金中的Co相与WC不可能均质的混匀,不可避免地会发生钴池和晶界熔合。从而论证了硬质合金随机堆垛结构理论是正确的。     

烧结态硬质合金的腐蚀行为

研究人员运用不同溶液浸入试验和电极化试验等电化学方法并通过分析其腐蚀行为研究了WC—Ni—Cr硬质合金和TiC—Ti—Mo烧结硬质合金的腐蚀机理。WC—Ni—Cr硬质合金的腐蚀主要是由粘结剂Ni相在中性和酸性溶液中的溶解作用以及WC相中W和粘结剂Ni相在碱性溶液的溶解作用所致。     

表面硬质合金覆层的耐磨特性研究

对粉末烧结制备的WC—Fe／Ni／Co硬质合金覆层材料，在MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机上进行了无润滑的摩擦磨损试验。结果表明，WC—Fe／Ni／Co硬质合金覆层材料组织致密、细小、硬质相分布均匀，界面结合良好，具有较高的硬度和耐磨性。磨损的产生是硬质相的剥落引起的。     

耐腐蚀硬质合金的腐蚀特性

在中性的3％NaCl溶液,酸性的3％NaCl 0.1NH2SO4溶液和碱性的1N NaOH溶液中,采用浸没试验和电化学测量研究了碳和Cr3C2对WC－Ni和WC－Ni-Cr硬质合金耐蚀性的影响,在中性溶液中,Ni是主要的被溶解的元素,所溶解金属的数量依赖于合金的碳和Cr3C2的含量,在碱性溶液中,W是主要的被溶解元素,具有低碳含量的WC－Ni合金与具有高碳含量的该合金相比,表现出较高的耐蚀性,这表现在用酸性溶液时极化曲线中明显的印化区的出现和低的阳极电流密度。在碱性溶液中,碳含量改变时没有观察到极化曲线大的差别。含有碳和Cr3C2的WC－Ni-Cr腐蚀速度的差别是由溶解在Ni粘结相中的W数量的不同所引起的。     

硬质合金维氏压痕裂纹与断裂韧性

该文研究了WC－Co和WC－Ni／Co硬质合金Vickers金刚石庄头在抛光的表面上产生的对角裂纹与断裂韧性的关系。合金中粘结金属含量为8到8．5m％，WC平均晶粒尺寸为2．4到3．0μm．合金表面采用常规金相制样方法并随后作短时退火处理。得到的结果是，测量断裂韧性的必须条件是裂纹要比压痕对角线长得多才行，只有较细晶粒的合金适合于本条件。     

碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究进展

对目前国内外以金属间化合物Ni3Al、FeAl、Fe3Al为粘结相的碳化钨基硬质合金的制备方法和性能特点进行了综合评述,重点介绍了硬质合金国家重点实验室在以Ni3Al为粘结相碳化钨基硬质合金方面的最新研究成果及应用情况。结果表明:均匀细小的金属间化合物预合金粉末的制备以及适当控制界面反应是粉末冶金法制备碳化钨/金属间化合物硬质合金的有效方法。碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究方向应集中在界面问题、金属间化合物粘结相的韧化、制备工艺和综合性能评价体系的建立等几个方面。     

金属间化合物粘结的碳化钨基硬质合金的研制

金属间化合物Ni3Al具有较好的高温性能 ,用作硬质合金的粘结剂 ,可显著影响其性能 ,因此 ,Ni3Al化合物可加入一系列高温条件下使用的远景组分中     

WC-Fe\Co\Ni硬质合金辊环的开发与应用

WC- Fe\Co\Ni系硬质合金是近年来国内外比较关注的一种新型硬质合金材料 ,具有较好的综合性能 ,本文对铁基合金在辊环材料上的开发与应用进行了研究 ,结果表明 :WC- Fe\Co\Ni系硬质合金用于制作辊环材料在工艺技术上是可行的 ,在高线轧制领域具有推广应用价值     

铁镍粘结硬质合金

对Fe，Ni取代Co作为站结剂在硬质合金中的应用作了研究。实验结果表明，11．25％Fe＋3．75％Ni作为粘结剂可得到力学性能优于YG11C牌号的合金性能。本文同时对影响Fe、Ni粘结硬质合金性能的因素作了探讨。     

WC-Co-(Ni)-(Cr)硬质合金在中性溶液中的腐蚀行为

以WC粉、Co粉、Ni粉及Cr3C2粉为原料,采用粉末冶金方法制备了3组不同粘结相成分的WC-Co-(Ni)-(Cr)硬质合金,通过极化曲线测试和浸泡实验研究了3组合金在中性溶液中的腐蚀行为,并采用扫描电镜、能谱分析、X射线光电子能谱(XPS)和EBSD等手段对其腐蚀机理进行了探讨。结果表明,WC-Co和WC-Co-Cr硬质合金在中性溶液中主要发生粘结相Co的腐蚀,浸泡产生的腐蚀产物主要是Co(OH)2;添加Cr将提高WC-Co硬质合金在中性溶液中的耐腐蚀性能,这可能与Cr的添加明显降低了粘结相中密排六方Co的含量有关;同时添加Ni和Cr可进一步提高WC-Co合金在中性溶液中的耐腐蚀性能,在pH=7的Na2SO4溶液中浸泡480 h后,WC-Co-Ni-Cr合金发生很少量的腐蚀。     

Effects of Ni addition on mechanical properties and corrosion behaviors of coarse-grained WC-10(Co,Ni) cemented carbides

The effects of the Ni content on the mechanical properties and corrosion behavior of coarse-grained WC-10Co cemented carbide, with a grain size of 3.5 μm, were investigated using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), electrochemical measurements, and mechanical property tests. The results indicate that the strength and toughness are improved with the addition of 2 wt% Ni without sacrificing hardness. Furthermore, the existence of Ni can decrease the corrosion current density (i_corr) of WC-10Co cemented carbide in both 0.1 M HCl and 0.1 M NaOH solutions. The SEM and XPS results reveal that only a minor amount of WO₃ formed in the corroded surface in HCl solution. The corrosion behavior was determined by the dissolution of the binder phase, and Ni can develop the charge-change resistance (R_ct). Contrarily, the Co binder phase were oxidized to a dense passive film (Co(OH)₂ and Co₃O₄) in NaOH solution, and the addition of Ni was conducive to the enhancement of the diffusion resistance (R_f). This may give insights into adding an appropriate Ni content in coarse-grained WC-Co cemented carbide, in which the wear and corrosion of the components coexist.     

Ni含量对粗晶WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响

以WC-10%(Co+Ni)硬质合金为研究对象,在相同含量的Co+Ni粘结相中采用不同的钴镍比来研究Ni含量对WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响。结果表明随Co+Ni粘结相中的镍含量的增加,合金中显微组织结构中的粘结相的分布均匀性变差;WC晶粒的尺寸和圆度增大。合金的强度性能结果表明WC-(Co+Ni)硬质合金在粘结相质量分数为60%Co-40%Ni时抗弯强度出现最大值;随Ni含量的增加,WC-(Co+Ni)硬质合金的硬度值相差不大,但呈下降趋势;合金的密度几乎没有变化;合金的钴磁降低,磁力呈现先增后降。     

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.     

WC-Ni/Co、WC-Fe/Ni/Co新型凿岩合金的工业考核

提供了N309、T410、SG85、DG75筹Ni－Fe－Co合金粘结相新型凿岩硬质合金在坚硬花岗岩中的凿岩实验数据，可供凿岩硬质合金科研、生产、使用以及采掘工业部门参考．