碳含量对脱β层硬质合金组织和性能的影响

本文通过一步烧结法制备了三种不同含碳量的WC-Ti(C,N)-(Ti,W)C-(Ta,Nb)C-Co脱β层硬质合金,通过扫描电镜(SEM),电子探针微区分析仪(EPMA)分析合金的微观组织和成分分布,以及测定维氏硬度HV30,断裂韧性KIC等性能指标,研究碳含量对其微观组织和物理力学性能的影响,研究结果表明:在三个合金的表层均形成了缺Ti,Ta,Nb的立方相,而富Co粘结相的脱β层。微量的C含量变化对合金的组织和性能产生重要的影响,合金的脱β层厚度和WC的平均晶粒度均随着C含量的增加而增大。随着碳含量的增加,维氏硬度HV30降低,断裂韧性KIC增加。     

脱β层梯度硬质合金表层元素分布的电子探针微区分析

利用WC,Co,(Ti,W)C,Ti(C,N)等原料粉末,采用1步烧结法制备脱β层梯度硬质合金,利用扫描电镜观察合金表层的微观组织结构,采用电子探针微区分析技术(electron probe micro analysis,EPMA)定性分析合金表层的金属元素W、Ti、Co及轻元素C、N的分布规律,采用EPMA定量技术分析金属元素尤其是Co的复杂分布规律,并对其形成机制进行深入讨论。定性分析结果表明:脱β层内W元素的含量稍高于合金芯部的平均W含量;所有含Ti相均已完全脱除;脱β层不仅是缺立方相层,同时也是富Co层;脱β层中C元素的含量略有下降;N元素含量并不为零,某些区域甚至高于芯部。定量分析结果表明:脱β层中Ti元素含量基本为零,但在界面靠近芯部一侧Ti元素含量明显高于芯部的平均值;从合金表层至芯部依次存在低钴层、高钴层及贫钴层3个钴含量不同的区域。合金整个表层钴含量的复杂分布情况是由钴原子的空位扩散机制与液相迁移机制联合形成的。     

烧结碳气氛对CVD涂层刀片基体脱β层厚度的影响

为了研究烧结气氛对硬质合金脱β层厚度的影响，本研究以WC、Co、Ti(C,N)、(Ti,W)C和(Ta,Nb)C粉末为原料，通过脱氮气氛烧结制备了WC-(Ti,W)C-Ti(C,N)-(Ta,Nb)C-Co梯度硬质合金，并分析了Ti(C,N)含量和烧结碳气氛对合金微观组织与性能的影响规律。结果表明，添加Ti(C,N)将促进立方相向合金内部扩散，钴往外的扩散驱动力增强，在合金表面形成岛状或层状覆钴现象。烧结气氛主要是通过合金表面的碳含量来影响液相和立方相的迁移来影响脱β层的形成，随烧结炉碳气氛升高，脱β层厚度减少，添加0.9%Ti(C,N)制备的梯度硬质合金在低、中、高3种碳浓度气氛中脱β层厚度分别为20.2μm、10.7μm、0μm，因此，碳浓度气氛是影响脱β层厚度的一个重要因素。     

粘结相成分对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及性能的影响

研究了以Co或Cr部分或全部代替Ni对TiC-TiN-WC-Mo-20%粘结相体系Ti(C,N)基金属陶瓷组织性能的影响。结果表明:以Co或Cr部分或全部代替Ni不会从根本上改变Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构,但环形相和粘结相的合金成分会有所变化;随Co或Cr含量的增加,合金的硬度增加,但强度和韧性有所下降;对于不同粘结相体系的合金,硬度相同时,以Co或Cr部分或全部代替Ni对合金断裂韧性的影响不大。     

Ti(C,N)含量和烧结温度对梯度硬质合金脱β层厚度的影响

以Ti(C,N)为N源,在脱氮气氛下烧结制备WC-TiC-Ti(C,N)-TaC-NbC-Co硬质合金,研究Ti(C,N)含量和烧结温度对脱β层厚度及合金微观组织与性能的影响。结果表明:随Ti(C,N)的质量分数从0.5%增加到1.5%,脱β层厚度持续增大。随烧结温度升高,脱β层厚度增大,增大的幅度随Ti(C,N)含量增加而增大。合金的密度、硬度和矫顽磁力不受Ti(C,N)含量的影响,但随烧结温度升高,合金的硬度降低、矫顽磁力变小、WC平均晶粒尺寸增大且直边化。脱β层中无明显的WC晶粒异常长大现象,脱β层厚度由Ti的扩散和N含量决定。     

不含氮原料制备脱β层梯度硬质合金的机理研究

采用不含氮原料及微压氮化+真空脱氮烧结工艺制备脱β层梯度硬质合金,并采用扫描电镜及自带能谱仪、电子探针微区分析技术分析不同烧结阶段下硬质合金样品的微观组织结构及成分分布,研究烧结过程中微观组织结构演变规律,总结缺立方相层的形成机制,同时分析富Co层的形成机理。结果表明:在微压氮化阶段,硬质合金中的TiC相被氮化生成了Ti(C,N)相;在之后的脱氮烧结阶段,Ti(C,N)相溶解在液相中,并且发生氮钛的耦合扩散,导致缺立方相层的形成。Co元素的空位扩散及液相迁移机制联合作用形成了富Co层;冷却过程中液相迁移导致了富Co层内部不同区域之间Co含量的差异。     

烧结工艺对低粘结相硬质合金性能及微观结构的影响

采用粉末冶金法制备WC-0.5Cr3C2-0.5Co和WC-8.2(W、Ta、Ti)C-1.0Co两种合金粉末,以1 480℃/90 min真空烧结工艺和1480℃/90 min/5MPa低压烧结工艺分别制备出WC-0.5Cr3C2-0.5Co和WC-8.2(W、Ta、Ti)C-1.0Co两种无粘结相硬质合金。利用X射线衍射分析技术研究合金的物相,利用扫描电镜与能谱仪对合金微观组织结构进行观察与分析。结果表明:真空烧结工艺制备的合金晶粒细小、硬度高;低压烧结工艺制备的合金致密度较高、晶粒粗大、硬度降低。此外,Ti原子的存在使WC晶界能各向异性,从而造成W原子在粘结相中的各向异性溶解-析出,导致形成少量的板条状WC晶粒。     

TaC含量对TiCN基金属陶瓷组织与性能的影响

以TiC,TiN,WC,Mo,Co,Ni和Ta C为原料制备TiCN基金属陶瓷,结合XRD,SEMEDS和力学性能测试,研究TaC含量对TiCN基金属陶瓷物相组成、显微组织与力学性能的影响。结果表明:TiCN基金属陶瓷的硬质相为TiC_(0.7)N_(0.3),Mo C,TiWC_2和TiTaCN。粘结相Co,Ni固溶Ti,W,Mo,Ta元素形成Ti_(0.08)Ni_(0.92),TiCo_3,W_(0.15)Ni_(0.85),Co_(0.9)W_(0.1),Ta_(0.08)Ni_(0.92)和Mo_(0.09)Ni_(0.91)等。TiCN基金属陶瓷的显微组织由黑色相Ti(C,N)、灰色相(Ti,Mo,Ta,W)(C,N)和白色相(Ti,Mo,Ta,W)C-Co-Ni组成,形成黑芯-灰环及黑芯-白环-灰环包覆结构。随TaC含量增加,固溶相(Ti,Ta,W,Mo)(C,N)的含量与黑芯-白环-灰环包覆结构相增加,TiCN基金属陶瓷的抗弯强度提高,硬度略有下降。适宜的TaC添加量为9%,所得金属陶瓷的抗弯强度和硬度HV分别为1 299 MPa和1 252 MPa。     

烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响

使用一步烧结法制备了表面含脱β层的梯度结构硬质合金,采用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针微区分析仪观察了梯度硬质合金的微观形貌、相组成及成分分布情况,分析了脱β层梯度结构合金样品的典型组织及烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响.结果显示:随着烧结温度的提高和保温时间的延长,脱β层的厚度均明显增加,且脱β层的厚度与保温时间的平方根基本呈线性关系;在同样的烧结工艺条件下,脱β层的厚度随着钴含量的增加而增大,随Ti(C,N)含量的增加而减小.     

(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织与力学性能的研究进展

(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷是重要的刀具及涂层材料。综述了国内外(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的研究进展,对(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷的黑芯—白内环—灰外环和白芯—灰环显微组织结构特征进行了阐述。系统综述了TiC/TiN含量、Co、Ni粘结相含量、Mo、WC、VC、Cr_3C_2、TaC、NbC添加剂成分对(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织和力学性能的影响,并指出接下来的深入研究方向。结果表明:(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织中芯—环相结构的形成受到原始粉体粒度的影响,当碳化物原始粉体为微米级时形成黑芯—白内环—灰外环结构;当碳化物原始粉体尺寸为亚微米及纳米时形成白芯—灰环结构。金属和陶瓷性能优势的结合依赖于显微组织的调控。多组元添加剂制备的复式(Ti,M)(C,N)基金属陶瓷显微组织中环相和芯相界面能的匹配、硬质相晶粒尺寸分布及取向分布等机理研究有待进一步深入。     

SHS法制备TiC-Ni和TiC-Ni-Mo硬质合金

采用SHS-加压法制备了TiC-Ni,TiC-Ni-Mo硬质合金。对于Ti-C-Ni系,首先形成Ti-Ni溶液,碳溶入其中后,TiC从中析出,通过压力下的液相烧结形成致密TiC-Ni合金。镍含量影响TiC的晶粒大小和形貌。添加钼可细化TiC晶粒。SHS TiC-Ni和TiC-Ni-Mo合金的力学性能与相近成分的常规合金相当。     

超细硬质合金研究综述

综述了超细硬质合金WC粉末的制造方法、晶粒长大抑制机理及抑制剂对合金性能的影响。     

预合金粉制作钢结硬质合金组织的研究

分析了碳对预合金粉制作钢结硬质合金组织的影响,论述了WC与复式碳化物的形成过程。分析结果表明：WC析出的数量与组织中的碳量有关,碳量加入量为0．6％,其组织可接近传统钢结硬质合金组织。     

红外吸收法测定铝碳化硅碳砖中碳化硅量

根据铝碳化硅碳砖的组成特点，对各种常用炭素材料和碳化硅的分解温度进行试验，找出了各种常用炭素材料与碳化硅的分解温度的不同，并据此通过高温灼烧法将炭素材料中各种形式的碳与碳化硅中碳分离。应用HCS－140型红外碳硫分析仪，对碳化硅中碳的测定条件进行了研究，在选定的工作条件下，用红外吸收法测定碳化硅中碳的含量，从而换算出碳化硅量，取得了满意的结果。     

利用反应烧结法制备多孔碳化物陶瓷

利用反应烧结的方法,通过甲烷碳化还原三种过渡金属氧化物(Cr₂O₃、TiO₂和WO₃)压坯,制备了其相应的多孔形态的碳化物(Cr₃C₂、TiC和WC)陶瓷.通过扫描电子显微镜观察检测,对反应烧结产物的表面和截面形貌进行了分析,并对这三种过渡金属碳化物的孔隙结构进行了初步的表征.通过物相分析研究了反应烧结的动力学过程,发现利用含体积分数10%甲烷的混合气体碳化还原制备多孔TiC和WC陶瓷的起始温度分别为1200℃和1000℃,低于这两个温度时发生其他相变,有其他中间产物生成.利用反应烧结的方法制备多孔Cr₃C₂陶瓷时,反应烧结温度越高,碳化铬陶瓷的骨架和孔隙平均尺寸越大.     

TiC-WC粒度和微观结构与WC粒度和微观结构的关系及其对硬质合金性能的影响

研究了WC粒度和微观结构对TiC-WC固溶体粒度和微观结构及合金性能的影响。结果表明,TiC-WC固溶体粒度随WC粒度的增粗而增大,其亚晶尺寸随WC亚晶尺寸的增大而减小,而微观应变则随WC微观应变的减小而增大。TiC-WC固溶体和合金之间的微观结构存在着良好的依赖关系。由大的亚晶尺寸和低微观应变的TiC-WC固溶体制取的合金,其抗弯强度和冲击韧性较好。     

η相粉末的制备及烧结工艺对板状WC晶粒的影响

以W粉、Co粉及炭黑为原料制备η相粉末,向WC–10Co混合粉末中加入质量分数为8%的η相粉末和一定化学计量比的工业炭黑,利用传统粉末冶金工艺制备含板状WC晶粒的硬质合金。研究了合成温度对η相的影响以及烧结温度、固相烧结升温速率对板状WC晶粒的作用。结果表明:在氮气保护气氛下,当行星球磨时间为12 h时,1050℃保温1 h即可得到Co_6W_6C相含量较高的η相粉末。在保温时间为1 h的前提下,烧结温度为1440℃,有利于合金中板状WC晶粒的生长,此时合金的力学性能最佳;在烧结温度与保温时间一定的前提下,当固相升温速率由6℃/min降低到2℃/min时,板状WC晶粒的尺寸和长厚比逐渐增加,合金的强度保持不变,维氏硬度提高了3%,断裂韧性提高了13%。     

硬质合金回收研究进展及发展趋势

硬质合金的使用量逐年快速增长,生产上废弃的硬质合金渐渐受到重视.改进废旧硬质合金的二次回收工艺,对资源的保护和可持续发展的意义重大.回收硬质合金的研究主要围绕节能环保、工艺简洁、回收效率和回收质量等方面展开.文中综述了国内外关于回收废旧硬质合金碳化钨和钴的研究目的,主要方法及其基本原理、应用工艺条件和综合回收效果.指出物理处理和化学处理冶金方法相结合、机械破碎和高温热处理相结合的方法对废旧硬质合金具有很好的综合回收效果,是当前研究的主要方向.最后对硬质合金回收的未来发展进行展望.     

加快技术创新步伐 迎接未来挑战——对我国硬质合金行业未来发展的思考

介绍了技术创新的基本概念 ,分析、说明了重视人才与人才培养、加强横向联合与企业自身的研发技术、加强基础研究对推动企业技术创新的重要性。指出近年来由于我国硬质合金行业发展迅速 ,加入世贸组织后 ,中国将有希望成为硬质合金的国际加工中心。因此 ,我国的硬质合金行业要抓住机遇 ,充分吸收国外的资金和先进的管理方式 ,加快技术创新步伐 ,走高效发展之路。只有这样 ,我国硬质合金行业才能形成不但具有资源优势 ,而且具有技术优势的产业     

奥氏体耐热钢21-4N碳化物析出行为研究

通过对奥氏体耐热钢21-4N碳化物析出行为的研究,探讨了对性能的影响,提出了改善其综合性能的措施和方法.