WC-10%Co细晶硬质合金晶粒夹粗的模拟研究

在细晶硬质合金原料粉末中添加少量4μm和11μm的WC粉末模拟合金中的晶粒一般夹粗和异常长大,研究粗晶WC含量及尺寸对WC-10%Co细晶硬质合金组织与性能的影响。结果表明:添加2%～8%的4μmWC粉末的合金,合金中的粗晶WC零星分布,粗晶尺寸约4～10μm,粗晶面积分数约0.29%～1.42%;添加2%～8%的11μmWC粉末的合金,合金中的夹粗现象非常明显,粗晶WC大于10μm,粗晶面积分数约0.99%～5.03%,呈现较明显的双峰组织。粗晶WC的粒度和含量影响WC-10%Co细晶硬质合金的性能,当参比原料粉末中添加相同规格的WC粉末时,随着添加量的增加,磁力、硬度、横向断裂强度、抗压强度逐渐下降,断裂韧性逐渐增加。添加2%的4μmWC粉末的WC-10%Co细晶合金,粗晶WC尺寸小于10μm且均匀分布,每平方毫米粗晶个数约为438,粗晶面积分数为0.29%,综合性能可达到未含夹粗WC合金的性能。     

两步烧结对超细晶WC-4%Co硬质合金微观组织及性能的影响

采用瞬时烧结法确定了超细晶WC-4%Co硬质合金在烧结过程中矫顽磁力突变温度,据此设计了该合金两步烧结工艺曲线。采用传统烧结方法和两步烧结方法制备超细晶WC-4%Co合金,研究了两步烧结方法对超细硬质合金的微观组织、力学性能和切削性能的影响规律。结果表明:超细晶WC-4%Co合金矫顽磁力突变的温度点在1 450℃以上。采用传统烧结方法制备的超细晶WC-4%Co合金中WC晶粒的三维形貌为多台阶层状结构,WC晶粒尺寸分布范围宽;两步烧结方法制备的WC-4%Co合金中WC的晶粒三维形貌发育为单层和三棱柱混合结构,WC晶粒尺寸分布范围窄。由于细颗粒WC溶解-析出行为的充分进行,两步烧结方法制备的合金硬度略微下降,断裂韧性有较大幅度提高。铣削试验结果表明:两步烧结制备的超细晶WC-4%Co合金木工铣刀的的抗崩刃性能及铣削寿命高于传统方法烧结的合金产品。     

WC-10%Co非均匀结构细晶合金的研究

本文采用抗弯强度检测仪、洛氏硬度计、SEM、体视显微镜等检测手段,研究了以超细晶WC-1.0%Co为基础,WC-1.0μm的添加量对WC-10%Co非均匀结构细晶合金组织和性能的影响。研究表明:WC-1.0μm添加量从27%、36%到45%(质量分数),都能形成晶粒度非均匀结构合金组织;非均匀结构合金的平均晶粒度、双晶平均尺寸随WC-1.0μm添加量的增加而增大,但细晶所占比例减少,而粗晶所占比例增加;随WC-1.0μm添加量的增加,合金矫顽磁力、抗弯强度、硬度降低,而断裂韧性有所提高;从切削试验和现场使用情况可知,WC-1.0μm的添加量为36%(质量分数)的合金切削性能最好。     

SPS制备含钼WC-6Co硬质合金的工艺性能

以Mo粉、Co粉和自主研发的WC-6Co复合粉为原料,通过球磨、SPS制备Mo添加量为1%(质量分数)的细晶WC-6Co硬质合金。利用XRD、SEM、XPS、维氏硬度计和电化学工作站等研究SPS烧结温度、保温时间对合金组织和性能的影响。结果表明:随着SPS烧结温度的升高和保温时间的延长,WC-6Co-1Mo合金相对密度和断裂韧性持续增加,维氏硬度先增大然后略有下降。当烧结温度为1250℃、保温时间为5min时,制备的合金综合性能最佳。与相同工艺制备的WC-6Co和WC-6Co-4Mo合金进行对比,发现添加适量Mo能够有效抑制WC晶粒的长大,提高合金的硬度和韧性,但相对密度减小;同时,也能够增强合金在HCl溶液的耐腐蚀性能。     

TiC添加对粗晶WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

选用WC、TiC为硬质相,Co为粘结相,通过湿磨、制粒、模压成形、压力烧结制备(90-x)%WC-x%TiC-10%Co(x=0, 3, 5)硬质合金。分析了TiC含量对粗晶WC-10%Co基硬质合金材料的微观组织结构、磁学性能和力学性能的影响。研究结果表明:三组硬质合金的微观组织结构取决于TiC的含量,添加TiC能起到细化晶粒的作用,在烧结过程中WC和TiC反应生成(Ti,W)C固溶体。随着TiC含量的增加,合金的钴磁、矫顽磁力和硬度均升高而断裂韧性下降。TiC含量为5%的WC-TiC-10%Co硬质合金的洛氏硬度(HRA)和断裂韧性分别为89.8和10.5 MPa·m~(1/2)。     

低压烧结温度对YG15粗晶硬质合金性能的影响

采用低压烧结方法制备YG15粗晶硬质合金,研究了烧结温度对硬质合金组织和性能的影响,采用扫描电子显微镜观察硬质合金显微组织,固体密度测量组件测试合金致密度,采用洛氏硬度计、万能试验机、矫顽磁力计分别测试合金的洛氏硬度、抗弯强度和矫顽磁力。对不同烧结温度下的性能比较分析得出:YG15粗晶硬质合金的孔隙度A02B00C00,硬度86.0~88.1 HRA,抗弯强度3 018~3 426 MPa,矫顽磁力5.45~6.20 k A/m,1 360、1 375℃低压烧结时,合金的密度、硬度和抗弯强度都较高,而1 390、1 400℃低压烧结时性能下降,1 375℃是YG15粗晶硬质合金的最佳烧结温度。     

超细晶WC-10Co-VC-NbC硬质合金的组织与性能

通过球磨与真空烧结方法,制备了含VC与NbC的超细晶WC-10Co硬质合金.采用X射线衍射、扫描电镜和硬度及断裂韧性测试,研究了微量VC与NbC对超细晶WC-10Co硬质合金的组织与性能影响.结果表明,添加微量VC与NbC,能明显提高基体合金的硬度与断裂韧性,降低硬质合金中WC晶粒的长大,WC的平均晶粒尺寸从673 nm降低至430 nm.同时也减少了烧结过程中Co3W3C相的形成.     

W粉粒径和烧结温度对一步法制备WC-10%Co硬质合金组织性能的影响

等离子球磨“碳化烧结一步法”制备WC-Co硬质合金有利于板状晶WC的形成和形态控制。本文进一步研究了等离子球磨W-C-Co复合粉末的组织演变,着重考察原始W粉粒径和烧结温度对WC-10%Co硬质合金组织、性能的影响。结果表明,等离子球磨使W颗粒显著呈片状,并增加其中位错等缺陷,提高粉末中的变形储能,同时增加了W/C反应界面,均有利于WC板状晶的生成;随着原始W粉粒径增加,等离子球磨所制备的层片状聚集体的片径越大,其生成的板状WC晶粒也越大,板状WC晶粒的定向排列程度也越高;随着烧结温度增加,WC晶粒的长径比和板状WC晶粒的定向排列程度有所提高。当原始W粉粒径为2.5μm、烧结温度1 440℃时,所制备的WC-10%Co硬质合金样品垂直于压制方向截面的横向断裂强度、硬度和断裂韧性分别为3 542 MPa、14.896 GPa、16.73 MPa·m^1/2;平行于压制方向截面的硬度和断裂韧性为13.975 GPa、15.06 MPa·mm^1/2。     

WC-10%Co粗晶硬质合金烧结温度与保温时间的优化

本文采用大批生产随机抽样的方法,研究了烧结温度和保温时间对WC-10%Co粗晶硬质合金组织和性能的影响,并对磁力、硬度的均值和极差进行分析,结果表明：烧结温度从1 400℃提高到1 500℃、保温时间从60 min延长到120 min,均利于碳化钨晶粒长大。采用不同烧结制度烧结同批次试样,试样磁力均值差异小于0.5 kA/m,硬度HRA均值差异小于0.4,磁力、硬度平均值对烧结温度和时间敏感度低。烧结温度1 450℃、保温时间60 min较烧结温度1 500℃、保温时间120 min,磁力极差均值从1.14 kA/m下降至0.86 kA/m,下降幅度约为24.6%,硬度HRA极差均值从1.08下降至0.52,下降幅度约为51.9%,极差指标可帮助选择合适的烧结温度和保温时间,以使产品获得更均匀的组织结构,利于产品质量稳定性控制。     

WC粒度对WC-15Fe-5Ni硬质合金组织与性能的影响

在1450℃下通过低压烧结制备5种0.83~15.03μm不同WC粉末粒度的WC-15%Fe-5%Ni(质量分数)硬质合金,并通过SEM、XRD、EDS、力学性能测试仪、磨损试验机和电化学工作站研究WC粉末粒度对合金的显微组织和性能的影响。结果表明:随WC粉末粒度的减小,合金的WC晶粒尺寸减小,抗弯强度和硬度升高,断裂韧性降低,耐磨性能提高,耐酸性溶液腐蚀性能变差;当WC粒度较大时,合金的断裂方式主要为穿晶断裂;当WC粒径较小时,断裂方式主要为沿晶断裂;当WC粉末粒度为1.31μm时,硬质合金的综合性能最好,抗弯强度、硬度、断裂韧性、磨损率和自腐蚀电流密度分别达到2717 MPa、960 MPa、10.7 MPa·m~(1/2)、6.986003×10~(-7)mm~3/(N·m)和3.43698×10~(-5) A/cm~2。     

烧结温度对梯度硬质合金表层组织结构和力学性能的影响

梯度硬质合金表层组织结构的变化直接影响着CVD涂层硬质合金刀具的加工性能,而烧结温度的变化将显著影响梯度硬质合金表层和芯部组织结构。本文研究了1 410、1 440℃和1 460℃3种烧结温度对梯度硬质合金表层（0～100μm）组织结构和力学性能的影响规律。采用SEM和EBSD对梯度硬质合金表层组织结构、梯度区和合金芯部粒度进行了分析,研究了不同温度下表层组织结构的变化对梯度硬质合金抗弯强度和显微硬度的影响。结果表明：随着温度升高,表面Co含量明显下降,梯度层厚度增加。合金硬质相（WC和立方固溶体相）晶粒度随烧结温度升高而明显长大,梯度区内WC晶粒度大于芯部WC晶粒度,并且二者差异随烧结温度的升高而加大,芯部立方固溶体的生长速度高于WC。随烧结温度的升高,合金的磁力下降了10.3%,合金的断裂韧性和抗弯强度分别提高了8.5%和7.7%,相比去除梯度层试样,3个烧结温度下保留梯度层合金试样的抗弯强度提高了7.6%～9.8%。从表面至芯部合金的显微硬度先降低至最低点后逐渐上升至接近芯部硬度,梯度层内HV最低点约为芯部HV的87%。随烧结温度的升高,梯度区和芯部的HV都呈现下降趋势。     

微波反应烧结制备WC-Co硬质合金工艺性能

以W粉、Co粉和碳黑为原料,通过球磨、压制成形及微波反应烧结制备WC-6Co硬质合金。采用XRD、SEM、密度计和维氏硬度计等研究微波反应烧结温度、升温速率、保温时间和W粉粒度4个因素对硬质合金组织与性能的影响。结果表明:选用粒度为1.3μm的W粉为原料,当温度大于1100℃时,W即可被C完全碳化生成WC;当温度为1300℃时合金致密性较好,维氏硬度(HV_(30))与断裂韧性(W_k)分别为1999N/mm~2和8.51MPa/m~(1/2),继续提高温度至1400℃时合金性能无明显变化。烧结温度越低、升温速率越大、保温时间越短,合金残留孔隙越多,导致维氏硬度与断裂韧性性能下降。当微波反应烧结温度为1300℃、升温速率100℃/min和保温时间10 min时制备的WC-6Co硬质合金微观组织均匀和综合性能最佳。选用粒度为27.0μm的W粉为原料按照最佳工艺烧结制备出WC-6Co硬质合金,并与平均粒度1.3μm的W粉制备的合金进行对比发现粗W粉颗粒制备的合金中存在W_2C,微波反应烧结工艺参数与W粉平均粒度相关。     

Micro-FAST制备WC-TiC-Co硬质合金的性能和组织研究

将多物理场耦合活化烧结技术(Micro-FAST)和燃烧合成技术相结合,在WC-8Co原始粉末中加入一定量的Ti粉和C粉,通过原位合成了TiC,制备了尺寸为φ4 mm×4 mm的WC-TiC-Co微型圆柱硬质合金。研究了工艺参数对硬质合金性能和组织的影响。结果表明,WC-8Co-4Ti-2C和WC-8Co-6Ti的样品在成分检测中均检测出TiC相,同时还伴随着(W,Ti)C相的生成。WC-8Co-4Ti-2C和WC-8Co-6Ti的样品致密度随着烧结温度的增加而增加,最高可达到96.82%;同时,试样的微观孔隙减少。显微硬度及断裂韧性均随烧结温度的增加而减小,显微硬度最高可达1936.7 HV30,断裂韧性最高可达8.0270 MPa·m~(1/2),整体上WC-8Co-6Ti样品的力学性能要优于WC-8Co-4Ti-2C样品的。     

热处理对超细晶WC-15Co-0.2VC-0.4Cr_3C_2组织和性能的影响

分析了淬火和回火对WC-15Co-0.2VC-0.4Cr3C2超细晶硬质合金力学性能、微观组织及相结构的影响。研究发现,1 050℃淬火后横向断裂强度(TRS)由烧结态的4 020 MPa提高到4 590 MPa。TEM观察发现WC晶变得圆整,XRD分析显示高温淬火后的试样中塑性粘接相α-Co的含量明显高于烧结态,这使得合金的横向断裂强度显著提高。淬火后低温回火时消除淬火残余应力,TRS进一步提高,但回火温度高于300℃后TRS值下降,原因是高温回火时塑性粘结相α-Co转变成为ε-Co。     

双步球磨和放电等离子烧结TiAl基合金的显微组织和力学性能(英文)

采用双步球磨法和放电等离子烧结技术制备细晶Ti-45Al-2Cr-2Nb-1B-0.5Ta-0.225Y(摩尔分数,%)合金,并研究烧结温度、显微组织和力学性能之间的关系。结果表明:双步球磨粉末的颗粒形状较规则,其颗粒尺寸为20～40μm,主要由TiAl和Ti3Al相组成。放电等离子烧结后的块体由主相TiAl、少量的Ti3Al相及Ti2Al和TiB2相组成。当烧结温度为900°C时,烧结块体获得的主要组织是等轴晶组织,等轴晶粒尺寸大多数在100~200nm的范围内,合金的压缩断裂强度为2769MPa,压缩率为11.69%,抗弯强度为781MPa;当烧结温度为1000°C时,等轴晶粒明显长大,TiB2相明显增多,合金的压缩断裂强度为2669MPa,压缩率为17.76%,抗弯强度为652MPa。随着烧结温度的升高,合金的维氏硬度由658降低到616。压缩断口形貌分析表明,合金的断裂方式为沿晶断裂。     

含碳量对WC-13Co硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金方法制备了不同碳含量的WC-13Co细晶粒硬质合金。采用X射线衍射、SEM、自动钴磁仪、矫顽磁力测量仪等分析方法,研究了含碳量对细晶粒WC-13Co硬质合金表面组织及性能的影响。结果表明,随着含碳量的增加,合金中石墨相逐渐增多,WC颗粒长大;烧结后含0.2%C的WC-13Co硬质合金只存在(WC+γ)相,抗弯强度达到最大值3 730 MPa,断口中存在很多韧窝;随着碳含量的增加,合金的硬度下降,矫顽磁力降低,而磁性钴含量不断升高,但均小于原始钴含量。     

Cr3C2含量对模具用亚微米晶WC-10％Co硬质合金性能的影响

本文研究了不同Cr3C2含量对亚微米晶WC-10％Co硬质合金力学性能和磨削性能的影响.结果 表明:随着Cr3C2含量的增加,合金硬度、抗弯强度先增大后减小,矫顽磁力增加,断裂韧性及密度降低;当Cr3C2含量达到0.6％(质量分数,下同)时,抗弯强度达到3975 N/mm2,硬度HRA达到91.8,密度达到14.38 ...     

纳米WC-6%Co复合粉的放电等离子烧结研究

以水溶液化学法制备的WC-6%Co纳米复合粉体为原料,利用放电等离子烧结(spark plasma singtering,SPS)技术制备了超细硬质合金。研究了烧结温度对硬质合金显微组织和力学性能的影响,分析了纳米粉体烧结的致密化过程。结果表明:随着烧结温度的升高,烧结致密性、硬度和断裂韧性都呈现先增加后降低的变化趋势,在升温速度为100℃/min,烧结温度为1 250℃,保温时间5 min,压力为30 MPa的工艺条件下,利用SPS技术可制备综合力学性能良好的超细晶硬质合金,平均晶粒大小为420 nm,维氏硬度为1 969 HV30,断裂韧性为10.7 MPa·m~(1/2)。     

烧结温度对WC-14TiC-8Co超细硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了WC-14TiC-8Co超细硬质合金,研究了不同的烧结温度对WC-14TiC-8Co超细硬质合金组织和性能的影响。结果表明,随着烧结温度从1300℃升高到1410℃,合金的晶粒逐渐长大,合金的密度、抗弯强度随温度上升呈现出持续升高的走势,而硬度表现出先升后降的走势;当烧结温度为1380℃、保温时间为40min时,WC-14TiC-8Co超细硬质合金获得了最佳综合性能,其密度、抗弯强度和硬度值分别达到11.49g·cm~(-3)、1482MPa和92.8HRA,合金的组织为WC+(Ti,W)C+γ+少量η相,升温过程中的缺碳现象是η相形成的主要原因。     

淬火温度对不同钴含量中、粗晶粒硬质合金组织与性能的影响

本文采用经典硬质合金生产工艺制备钴含量15%、20%和25%(质量分数)的中、粗晶粒硬质合金,并在不同的淬火温度下对其进行淬火回火热处理,研究淬火温度对合金显微组织及性能的影响。结果表明:淬火温度为1 150~1 290℃时,热处理后钴含量为20%和25%的中、粗晶粒硬质合金孔隙数量明显增加,淬火温度越高,孔隙数量越多;在相同淬火温度下,钴含量25%的合金比钴含量20%的合金的孔隙增加更严重;热处理后合金密度降低,淬火温度越高,降幅越大;硬度值亦降低,但降幅随着淬火温度的升高而减小。钴含量为15%的中、粗晶粒硬质合金经热处理后孔隙无明显变化,合金密度和硬度值升高,升幅随着淬火温度升高而增大。在钴含量相同时,中晶粒硬质合金在淬火温度为1 200℃和1 250℃时,比粗晶粒合金孔隙增加更明显。钴含量15%、20%、25%的中、粗晶粒硬质合金经淬火回火热处理后,合金钴磁和矫顽磁力均降低,钴磁降幅随着淬火温度的升高在1 250℃以前变化甚微,当淬火温度达到1 290℃时,钴磁降幅明显增加;在本实验条件下,淬火温度对合金矫顽磁力降幅无显著影响。