基于热、动力学计算模拟研发梯度硬质合金

对于材料研发和过程参数优化来说,掌握材料体系的热、动力学信息并基于CALPHAD(相图计算)方法进行计算模拟是一种强有力且高效的方式.CALPHAD计算结果的准确性在很大程度上取决于热力学和动力学数据库的质量.基于前期建立的热力学数据库(CSUTDCC1)和动力学数据库(CSUDDCC1),对硬质合金研发过程中所关心的...     

功能梯度 WC-Co/WC-Fe-Ni双层硬质合金的研究

使用新的制备方法成功制备了功能梯度WC-Co/WC-Fe-Ni双层结构硬质合金。冷压成型所需的压制压力需要保持在15 MPa,在这个压力下WC-Co和WC-Fe-Ni层的烧结收缩率相同,制备的双层合金没有分层和裂纹等不利现象出现。采用X射线衍射（XRD）、光学显微镜（OM）和扫描电子显微镜（SEM）等实验手段研究了双层合金的相组成与微观结构,发现合金中没有η或者石墨相的存在,而且,WC-Co和WC-Fe-Ni层间的界面处结合良好。同时,在WC-Co/WC-Fe-Ni双层结构硬质合金的界面处有明显的连续变化的 Fe, Ni 和 Co 成分梯度,两层间的成分梯度导致界面附近的硬度梯度的形成。制备的功能梯度WC-Co/WC-Fe-Ni双层结构硬质合金同时高的硬度、耐磨性和韧性。     

梯度功能硬质合金工具材料的设计

为了改善工具的切削性能,研究了将梯度功能材料的概念引入硬质合金工具领域,以实现材料表面区域具有良好的耐磨性,内部具有良好的断裂韧性,梯度组成层内获得压缩残余应力。为了开发这种新的材料,研究了工具破坏时的切削条件,并且,采用一种新改进的切削温度测量方法测量了其切削温度分布。完成了采用有限元素法测量切削温度分布的计算机辅助工程分析系统,通过改变发削温度分布的变化来测定产生的热应力。随着导入超过计算出来     

真空渗碳制备双相梯度硬质合金的研究

介绍了采用真空渗碳来制备试样外层为无η相正常组织而芯部为η相且粘结相钴呈成分梯度分布的双相硬质合金的方法。试验发现，在真空烧结后期引入甲烷与丙酮蒸汽的混合气体进行摆式渗碳，是制备该类梯度硬质合金非常有效的方法。     

功能梯度硬质合金的发展现状与前景

随着科学技术的发展 ,均质材料的应用已受到限制 ,于是人们开发出功能梯度材料 (FGM )。本文综述了功能梯度硬质合金的分类、制备方法和工业应用 ,并预测了功能梯度硬质合金的发展前景。     

气氛烧结法制备WC-Co梯度硬质合金的研究进展

粘结相呈梯度分布的WC-Co梯度硬质合金可有效解决传统结构硬质合金存在的性能瓶颈问题,具有良好的应用前景。本文介绍了采用控制气氛烧结制备WC-Co梯度硬质合金的方法,综述了梯度硬质合金制备过程中Co相梯度结构形成机理的研究进展,指出了WC-Co梯度硬质合金的进一步研究方向。     

无η相梯度WC-Co硬质合金的微观结构与性能

采用气氛烧结法制备了无η相梯度WC-Co硬质合金,并通过扫描电子显微镜观察渗碳处理前后样品的微观形貌和WC晶粒尺寸,X射线能谱仪测量Co含量的分布,X射线衍射仪分析样品的相结构,显微硬度计测量样品表面、心部的硬度,X射线应力仪测量样品烧结表面的残余应力,钴磁测量仪和矫顽磁力计测量样品的钴磁值、矫顽磁力,对梯度硬质合金的微观结构和性能进行了分析。结果表明,通过渗碳处理可以制备出无η相的梯度WC-Co硬质合金,WC晶粒有长大的趋势,但长大幅度较小;渗碳处理后合金钴磁值增大,矫顽磁力减小;梯度硬质合金的硬度呈梯度分布,表面硬度显著高于渗碳处理前的硬质合金的平均硬度;梯度硬质合金烧结表面的残余应力为压应力,残余应力数值低于渗碳处理前的硬质合金。     

梯度硬质合金制备技术及研究现状

本文概述了梯度硬质合金发展历程,对DP合金制备方法、组织性能及梯度层形成机理进行阐述和分析,并列举了表层脱立方相、富立方相和其他梯度硬质合金的制备方法和组织性能。本文目的是为研究梯度硬质合金结构与性能设计的研究人员提供更多可能性,并为对这一方向感兴趣的研究人员介绍广阔的梯度硬质合金世界。     

梯度硬质合金与45钢的TIG焊研究

选取YG8,YG15和YG20商用硬质合金与WC-5Co-25Ni硬质合金通过扩散烧结的方法制备梯度硬质合金,采用NiFe-C焊丝对梯度硬质合金与45钢进行TIG连接,通过扫描电镜观察、抗弯强度试验,对焊接接头的组织和力学性能进行了分析。结果表明:YG8/YG15/YG20/WC-5Co-25Ni四层结构梯度合金可以缓解焊接应力,与45钢TIG焊可以获得无开裂接头;垂直堆叠烧制的梯度合金焊接时易在焊缝底部界面位置形成η碳化物层,60°倾角倾斜堆叠烧制的梯度合金焊接时,界面位置不再形成有害碳化物层;由于η碳化物层的存在,垂直堆叠梯度合金的焊接接头抗弯强度仅为0. 74 GPa,倾斜堆叠梯度合金的焊接接头的抗弯强度提高到1. 29 GPa。     

固体渗碳制备粗晶功能梯度硬质合金及其组织与性能研究

粗晶硬质合金由于高导热率、高强度及耐冲击等性能而被广泛应用于采掘钻探等。本文通过固体渗碳制备粗晶功能梯度硬质合金,研究制备粗晶功能梯度硬质合金的不同渗碳参数,探索渗碳工艺与合金显微组织及力学性能的关系。研究发现,在不同的渗碳温度下,粗晶硬质合金渗碳效率均较低,梯度层形成缓慢;低于1 440℃,渗碳反应及扩散较慢,难以制备获得功能梯度硬质合金。超过1 450℃,可以通过固体渗碳获得功能梯度硬质合金。当温度达到1 450℃后,继续提高温度对合金梯度层的形成影响不大;而延长时间却可以使其渗碳反应得到充分进行,梯度层提高明显。同时,稀土Y_2O_3在粗晶功能梯度硬质合金中对梯度层形成、晶粒抑制作用及其力学性能的影响均较为有限;随渗碳温度升高,其添加效果减弱。     

硬质合金刀具钴和碳化钨的浸出研究

硬质合金刀具在高速切削时,必须使用水基加工液。然而发现使用时水基加工液会使硬质合金中的钴、碳化钨浸出。本文通过浸泡试验,借助于扫描电镜和能谱分析,研究了不同温度时三乙醇胺溶液、碳酸钠溶液和苯并三氮唑溶液对硬质合金刀具中钴和碳化钨浸出的影响。实验结果表明:三乙醇胺溶液对硬质合金刀具中的钴有浸出的作用,常温下钴的浸出率为17.32%,随着温度的升高浸出作用明显,150℃时钴的浸出率为47.72%;碳酸钠溶液对硬质合金刀具中碳化钨有浸出作用,常温下钨的浸出率为13.28%,随着温度的升高,碳化钨的氧化溶解加剧,钨元素的浸出更加明显,150℃时钨的浸出率为45.59%;苯并三氮唑溶液对硬质合金中的钴无浸出作用,对硬质合金中的钨浸出作用不明显,150℃时钨的浸出率为1.28%。     

钴盐沉淀法制备硬质合金混合料新工艺研究

以醋酸钴、WC粉和氨水为原料,以蒸馏水作为反应溶剂进行化学反应,反应物经氢气还原制得钨钴混合料,最后制得硬质合金,并与传统工艺制得的合金进行性能比较。结果表明,XRD图谱显示实验反应生成物是钴氧化物前驱体,面分析图谱显示新工艺制备的混合料元素分布更均匀,细碎WC颗粒更少,新工艺制备的硬质合金密度及硬度变化不大,强度提高了318N/mm2,韧性提高了0.2N·m/cm2。     

硬质合金表面覆钴机理及其影响因素

本文综述了硬质合金表面覆钴机理、影响因素及其对合金性能的影响,重点阐述了硬质合金液相迁移力、毛细管力、表面张力和Co相挥发对表面覆钴层的形成的影响,并结合各种合金成分和烧结制度,阐明了影响表面覆钴的主要工艺因素和控制途径。结果表明,表面覆钴层形成于降温过程中某个非常短的时间段,合金成分钴含量高、晶粒度细,并且烧结过程中慢速降温和在脱碳气氛中降温,可以促进表面覆钴层的形成。表面覆钴层可以显著提高WC-Co硬质合金表面韧性和焊接性能。     

硬质合金刀具上的类金刚石薄膜硬度的研究

采用射频辉光等离子体法制备了类金刚石薄膜,研究了影响类金刚石薄膜硬度的各种因素,包括:极板间距、甲烷浓度、射频功率和膜层厚度等,分析了各种生长参数对类金刚石薄膜硬度的影响机理,找出了最佳的生长参数。     

基体碳含量对梯度结构硬质合金微观结构与性能的影响

Co相梯度结构硬质合金与传统硬质合金(WC-Co)相比具有良好的硬度和韧性组合.本文通过固体渗碳烧结处理制备出了Co相梯度结构硬质合金,研究了贫碳量对固体渗碳后硬质合金中Co相梯度结构、力学性能的影响,探索了Co相梯度结构的形成机制.结果表明,贫碳合金碳含量越低,η相体积分数越大,渗碳时需要消耗更多的活性碳原子,渗碳烧...     

抑制硬质合金中金属W、Co水解的复合防锈剂研究

采用工业上常用的几种水基加工液防锈添加剂对纯钴片和硬质合金刀具在常温下进行浸泡实验,用纯钴片和钨片做电极与饱和甘汞电极组成原电池测定电动势,根据电动势的大小结合电镜扫描分析判断不同防锈剂溶液对金属Co、W的溶解浸出情况。优选出抑制金属Co、W浸出效果好的防锈剂,将其按不同的比例复配进行电化学测定实验。实验结果表明:苯并三氮唑和钼酸钠对金属Co、W的浸出有明显的抑制作用。     

接触材料含碳量对高钴硬质合金烧结后底部形貌及成分的影响

本文通过对硬质合金烧结中使用的5种接触材料表面进行了元素能谱分析(EDX),并使用这些接触材料对高钴(WC-22%Co)硬质合金进行烧结,利用SEM及EDX对硬质合金底部与接触材料的接触面进行了表面形貌观察和元素能谱分析,并对合金底部表面形貌和成分组成进行了分析讨论。结果表明:含碳量在79%(文中含量均为质量分数)左右的接触材料适宜高钴硬质合金的烧结,合金底部表面没有出现钴富集和WC异常长大现象;而接触材料含碳量过低(17.38%)时,合金底部出现了钴的富集,易造成合金粘附接触材料并发生化学反应;接触材料含碳量过高(≥89.99%)时,合金底部表面出现WC晶粒的异常长大,WC晶粒异常长大的形貌为典型的三角形棱柱体。     

硬质合金与中碳钢的钎焊

为实现中碳钢和硬质合金的高效优质钎焊,以铜钎料和银钎料对其进行了感应钎焊并对焊接结果做一比较,分析了钎焊接头界面组织和焊接前后硬质合金显微硬度变化.结果表明,两种钎料都可以使硬质合金和中碳钢形成良好的钎焊接头,焊缝致密良好、宽度均匀,满足焊接要求.两种焊料的钎焊接头都由钎缝中心区、界面反应扩散区和母材近焊缝一侧的扩散区组成;接头组织靠硬质合金一侧界面平整,钢一侧界面有明显反应过渡层区,而且钎料组分有明显向钢一侧富集的趋势.铜钎料的扩散区相对较窄;银钎料与钢反应扩散区较宽,扩散更充分.维氏硬度测试结果表明,因感应钎焊的淬火效应焊接后硬质合金的显微硬度有显著增加.     

TiC晶须增强补韧硬质合金材料的研究

采用多种工艺制备添加不同含量TiC晶须的WC-Co基体硬质合金材料,对材料的密度、孔隙度、显微硬度及冲击韧性进行了测试.结果表明:晶须的添加量和制备工艺对试验材料的性能具有很大的影响,采用适当的制备工艺、添加适量的TiC晶须,可以减小材料的孔隙度,提高试验材料的显微硬度,十分显著地提高材料的韧性.