梯度结构硬质合金制备技术的研究进展

随着现代化工业的迅猛发展,人们对硬质合金提出了越来越高的要求。梯度结构硬质合金利用成分或组织梯度实现性能梯度的变化,从而赋予合金整个工零件高硬度与高韧性,解决了传统硬质合金耐磨性能和韧性之间的矛盾。本文综述了目前国内外梯度结构硬质合金制备技术和工业应用的发展现状,简单介绍了不同制备技术的原理和特点,并预测了梯度结构硬质合金的发展前景。     

用于涂层的梯度硬质合金基体的制备方法与梯度形成机理

综述了目前国内外梯度硬质合金涂层基体的发展现状及其制备方法，对梯度硬质合金涂层基体的烧结过程热力学、梯度硬质合金涂层基体制备过程中重要的工艺参数以及梯度形成机理进行了详细讨论。     

正碳烧结法制备WC-Co梯度结构硬质合金的研究

概述了国内外梯度硬质合金的发展，介绍了采用正碳烧结工艺制备WC-Co梯度结构硬质合金的工艺方法和基本原理，列举了合金的实际应用，并展望了其应用开发前景。     

WC-Co梯度结构硬质合金的研究进展

概述了国内外梯度硬质合金的进展,介绍了采用正碳烧结工艺来制备WC-Co梯度结构硬质 合金的工艺和基本原理,列举了合金的实际应用领域,指出了该合金的应用开发前景。     

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。     

Adherent Ti(C,N) Coatings on Cemented Carbide Substrates with Fe/Ni/Co Binder

Both hard CVD coatings deposited on cemented carbides and the use of innovative binders for Co-bonded cemented carbide attract worldwide interest. In this article, ISO grade P30 cemented carbides are prepared with Fe Ni and Co binder, and adherent Ti(C,N) coatings are deposited on all the substrates by moderate-temperature chemical vapor deposition (MTCVD). The microstructure and properties of the cemented carbides before and after coating process are studied. The results show that Ti(C,N) coatings on all the substrate show compact and well-developed columnar structures, and high adhesion strength can be achieved.     

超细硬质合金中添加抑制剂的研究进展

生产超细硬质合金的关键是粉末的制备和压坯的烧结，并且超细硬质合金在烧结过程中容易引起晶粒长大。有关研究表明在超细硬质合金中添加抑制剂可以有效地控制硬质合金中晶粒的长大。近几年以来国内外对超细硬质合金中添加抑制剂进行了大量的研究。所以，本文就超细硬质合金中添加抑制剂的作用机理、种类、方法，以及抑制剂对超细硬质合金组织和性能的影响进行了综述。     

我国矿用硬质合金的发展现状与趋势

通过对我国矿用硬质合金发展历史和现状的分析,指出了我国部分矿用硬质合金生产厂家经过20世纪80年代以来大规模的技术引进和技术改造,其生产技术、工艺装备和产品质量都有较大幅度的提高,部分厂家生产的矿用硬质合金质量已达到世界先进水平。在分析近几年来我国矿用硬质合金理论研究现状的同时,提出了我国矿用硬质合金21世纪的发展趋势:即喷雾制粒、低压烧结等先进的矿用硬质合金生产技术和设备被各生产厂家普遍采用。梯度结构和超细晶粒硬质合金生产将在矿用硬质合金市场上不断推广和应用。矿用硬质合金的强化处理,如热处理、深冷处理、等离子注入等作为提高矿用硬质合金综合机械性能的有效手段,将得到广泛应用。     

梯度结构硬质合金涂层刀片切削性能研究

研究了梯度结构硬质合金涂层刀片和无梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能．并对不同钴含量梯度结构硬质合金刀片的切削性能进行了对比实验。实验表明：具有梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能比无梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能优良；达到同一磨损高度hB=0．15mm时，前者的切削寿命较后者提高了近一倍；同时随着合金钴含量增多，硬质合金刀片的切削性能提高。     

TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金的制备与高温氧化性能

以镍基合金（NiCrCoMo）为粘结相,以碳化钛（TiC）为硬质相,通过粉末冶金技术制备出抗高温氧化的TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金。通过优化烧结工艺得到综合性能最佳的TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金,测定了钢结硬质合金在不同温度下的氧化动力学曲线,并分析了氧化层的显微形貌。结果表明,经1280 ℃烧结的TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金综合性能最佳,密度为6.01 g/cm3,硬度为HRC 65,抗弯强度为1100 MPa。随着氧化温度的升高,TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金的氧化程度明显增加;通过与316L不锈钢钢结硬质合金的氧化动力学曲线对比发现,TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金具有优异的抗高温氧化性能。     

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...     

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。     

纳米技术与硬质合金

就纳米技术的发展、纳米材料的结构和性能进行了综述 ,指出了发展纳米硬质合金所面临的技术难题及其对策 ,并就纳米硬质合金的应用领域进行了展望和预测。     

原位扩散形成功能梯度硬质材料的研究进展

功能梯度硬质材料是20世纪80年代将功能梯度材料(FGM)的概念应用于硬质合金和金属陶瓷而发展起来的一类新型材料.本文综述了目前国内外用原位扩散控制方法-氮化工艺制备功能梯度硬质材料的研究进展,详细介绍了冶金学基础、成分体系和梯度结构类型、主要类型梯度结构的制备工艺和形成机理,比较了切削性能,并讨论了今后研究工作的重点.     

放电等离子烧结制备超细晶WC-3Co硬质合金的组织和性能

采用高能球磨制备纳米WC-3Co粉末,再通过放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)制备超细晶WC-3Co硬质合金。研究SPS工艺参数对合金致密度、显微组织和力学性能的影响,并对SPS和热压工艺(hotpressing,HP)进行对比。结果表明:SPS可实现WC-3Co粉末的低温快速致密化。升高温度或提高压力都使得合金的致密度提高,同时导致WC晶粒长大。SPS较HP升温速率快且烧结时间更短,合金组织更加均匀,在1 300℃保温5 min、烧结压力为40 MPa的条件下所制备的合金具有最佳综合性能,其平均晶粒度为0.32μm,相对密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性分别为99.3%、2257 HV30、1 906 MPa、10.36 MPa.m1/2。而在1 450℃、压力为50 MPa、保压5 min条件下,热压合金的致密度、硬度和断裂韧性分别为99.6%、2 264 HV30和11.01 MPa.m1/2,但抗弯强度只有1 301 MPa,平均晶粒度为0.47μm。     

碳化铬基硬质合金中的异常梯度结构

为了探讨进一步提高合金强度的途径,作者对Cr_3 C_2-20WC-13.5Ni-1.5Mo-P(m(P)/m(Ni+P)=0.3％)硬质合金中的异常显微组织结构进行了研究.用OLYMPUS PMG3金相显微镜观察到合金由表至里存在3层梯度结构,即粗晶区、粘结相富集区和正常组织区.在粘结相富集区还观察到了3种异常粗大的硬质相,即竹叶状、梅花状和板条状碳化物.研究结果表明,除去合金表层的异常梯度结构,合金强度可以提高20.7％.因此,合金表层的这种异常梯度结构,特别是粘结相富集区中异常粗大的硬质相的存在是导致合金强度较低的主要原因.     

梯度结构硬质合金的疲劳断裂

采用三点抗弯的方法研究WC-6Co梯度结构硬质合金和均质WC-6Co硬质合金的疲劳行为,探讨疲劳断口形貌与破坏机制的关系。结果表明:梯度结构硬质合金的疲劳裂纹在亚表面萌生;梯度结构硬质合金表层Co相发生明显塑性变形,WC相以沿晶断裂为主;中间层Co相变形也很明显,WC相解理断裂增加;内层Co相塑性变形很少,WC、η相以解理断裂为主;均质硬质合金Co相塑性变形明显,WC以沿晶、解理断裂为主,各部位断口形貌接近;梯度结构硬质合金的疲劳极限比均质硬质合金高约100 MPa;梯度结构硬质合金中疲劳裂纹沿垂直于试样下表面、平行于Co相梯度的方向形核,而均质硬质合金的疲劳裂纹沿平行于试样外表面方向形核。在应力集中效应、循环应力的作用下,Co相的马氏体相变是裂纹在亚表面萌生的主要原因;马氏体相变使Co相成为裂纹形核的快速通道,裂纹沿Co相梯度方向形核。     

超细WC-Co硬质合金研究综述

从超细WC-Co硬质合金的原料、晶粒长大抑制剂、制备工艺和过程机理等方面,综合评述了近年来国内外关于超细WC-Co硬质合金的研究成果。     

梯度结构硬质合金涂层刀片的金相观察

采用定量金相观察分析具有梯度结构硬质合金涂层刀片的微观结构,对梯度结构硬质合金基体及其涂层的构成进行了探讨。结果表明,梯度结构硬质合金基体组织的外层(与涂层的结合层)厚度为30μm左右。基体组织的孔隙度为A02、B00、C00。样品具有特殊的涂层结构,其中一工作面为两层涂层,另一工作面为三层涂层。两层涂层的涂层(Al2O3)厚度为4μm,内层(TiCN)厚度为8μm;三层在两层涂层的基础上增加了一层2μm的(TiN)涂层。WC平均晶粒度为1.24μm,复式碳化物的平均晶粒度为0.74μm,钴相呈均匀分布。实验结果为提高和优化梯度结构硬质合金涂层刀片性能提供了有益的依据。     

热处理对钢结硬质合金TLMW50中复式碳化物形态与分布的影响

利用SEM对烧结态和热处理态钢结硬质合金TWLM50微观组织中复式碳化物形态与分布进行研究。结果表明：烧结态钢结硬质合金TLMW50微观组织中主要复式碳化物Fe3W3C、Fe2W2C相形状基本呈现长条状,宽约10—20μm之间,颗粒长度可达10～60μm之间,且复式碳化物的晶粒上还有细小的三角状二次碳化物析出。经过1050℃淬火,250℃回火复式碳化物颗粒的棱角有所钝化,条形颗粒明显减少。二次碳化物析出数量明显减少,大部分二次碳化物溶于或与初生复式碳化物发生反应,形成复式碳化物,且随机分布在初生复式碳化物上。热处理导致钢结硬质合金TWLM50硬度提高到65HRC,耐磨性显著提高。