WC碳量对高钴硬质合金性能与硬质相晶粒度的影响

本文通过选用碳含量不同的WC原料配制成4组WC-22%Co高钴硬质合金,采用物理性能检测、光学金相等分析方法,对比研究了不同碳含量WC对WC-22%Co高钴硬质合金烧结后的性能和硬质相粒度的影响。结果表明:在所有方案中,原料WC中碳质量分数为5.97%时,合金抗弯强度最高,达到2 590 MPa,但合金金相组织不均匀,粗大WC晶粒数量较多,WC粒度分布最宽;随着原料WC碳含量的增加,合金金相组织趋于均匀化,粗大晶粒数量逐渐减少且WC晶粒粒径离差系数同步减小,并在WC碳质量分数为6.14%时WC晶粒粒径离差系数出现最小值,为0.475 7。     

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。     

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。     

WC粒度、配碳量对WC-9%Ni硬质合金组织与性能的影响

采用Ni作为黏结相，通过粉末冶金工艺制备WC-9%Ni(质量分数)硬质合金，通过光学显微镜、硬度仪、X衍射分析仪等仪器，研究WC粒度、配碳量对WC-9%Ni硬质合金组织与性能的影响。结果表明：合金晶粒度受配碳量的影响较小，随WC粒度增大而增大；合金硬度随配碳量增加而降低，随WC粒度增大而降低。费氏粒度1.78μm的WC与费氏粒度2.4μm的WC制备的合金洛氏硬度最高分别为88.6HRA、87.5HRA，维氏硬度HV₃₀最高分别为11.9、11.0 GPa。合金矫顽磁力与比饱和磁化强度极低，合金断裂韧性随配碳量的增加而降低，随WC粒度增加而增加，抗弯强度受配碳量影响较小，随WC粒度增加而降低。     

球磨时间对WC-7%Co-3%Ni硬质合金组织和性能的影响

以WC-7%Co-3%Ni硬质合金为研究对象,WC-10%Co硬质合金为对比标样,研究球磨时间对WC-7%Co-3%Ni硬质合金的组织和性能的影响。研究表明,随着球磨时间的增加,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的粘结相分布逐渐均匀,WC晶粒变细,钴磁降低,矫顽磁力升高,硬度升高,抗弯强度升高,断裂韧性降低。与WC-10%Co硬质合金相比,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的WC晶粒更细,并且有较多"钝化态"的WC晶粒。在球磨22 h时,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为89.9 HRA、3 973 N/mm~2、13.41 kN/mm~(3/2),WC-10%Co硬质合金的分别为90.3 HRA、2 626 N/mm~2、12.77 kN/mm~(3/2),前者在抗弯强度和断裂韧性方面具有明显的优势。     

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。     

WC-6%Co硬质合金的冲击磨粒磨损性能研究

用MLD-10型动载磨粒磨损试验机研究了不同晶粒度YG6硬质合金的冲击磨粒磨损性能。对试样进行了失重测量,并用FESEM分析磨损试样表面形貌。结果表明,硬质合金的耐磨性能与粘结相自由程、WC晶粒度有关;在本实验条件下,随着WC晶粒度或粘结相自由程增加,合金耐磨性先增加后减小,特定WC晶粒度配比的混晶WC-6%Co合金的抗冲击耐磨性能最好。合金的磨损失效机制也发生了转变:细晶合金主要表现为WC颗粒的剥落;随WC晶粒度增加,合金主要表现为大颗粒WC破碎后脱落。在以SiC为磨料的冲击磨粒磨损试验中,WC-6%Co合金的磨损是以WC颗粒的破碎和碎片脱落为主要的失效机制。     

碳含量对WC-Co-Ni-Fe-Cr硬质合金组织与性能的影响

为了研究碳含量对WC-Co-Ni-Fe-Cr硬质合金性能的影响,本文以WC-9.5%(Co-Ni-Fe-Cr)硬质合金为研究对象,探讨了碳含量变化对合金组织与性能的影响规律。结果表明,随着碳含量的增加,WC的平均晶粒长大,但是WC的晶粒度比较均匀,在出现渗碳的情况下也未见异常粗大晶粒出现;脱碳和渗碳对抗弯强度影响极大,均会引起合金抗弯强度的显著下降,脱碳的影响尤其明显;粘结相中Cr和W的含量随着碳含量的升高而降低,表现出了碳势高固溶度下降,与WC-Co硬质合金表现出相似的规律。     

TaC含量对WC-9Co粗晶硬质合金显微组织和力学性能的影响（英文）

采用热等静压烧结和气淬工艺制备6种不同TaC含量的WC-9Co粗晶硬质合金。利用扫描电镜,能谱仪、X射线衍射等方法研究TaC含量对WC-9Co粗晶硬质合金显微组织、Co中Ta和W含量的影响,并对合金的力学性能进行测试和比较。结果表明:当TaC添加量为0.4%时,WC晶粒生长被明显抑制,WC-9Co的硬度和强度达到最大值,分别为HV 1124和2466 MPa。当TaC添加量超过0.6%时,WC晶粒不再进一步减小,合金显微组织中出现(W,Ta)C相;而且随着TaC含量的增加,合金的强度和韧性提高,同时Co中的(Ta+W)含量下降。这表明,对于具有正常WC+γ组织的粗晶WC-TaC-9Co合金,降低Co中的(Ta+W)含量有利于提高其力学性能。     

两种粒度WC配比与球磨时间对WC-20%Co粗晶合金显微组织的影响

为同时改善粗晶硬质合金的硬度和断裂韧性,本文分别采用粗颗粒(10μm)和中颗粒(4μm)WC为原料,制备了不同粗颗粒WC含量的粗晶WC-20%Co硬质合金,利用光学显微镜和扫描电镜研究了不同WC配比和湿磨时间对合金显微组织结构的影响规律。结果表明:随着粗WC的含量的增加,粗颗粒WC生长对细颗粒WC消耗量增加,合金由非均匀结构向均匀结构转变,WC晶粒粒度分布范围变窄小,WC晶粒异常长大的趋势受到抑制;随着球磨时间的增加,合金中WC晶粒的异常长大趋势增加,粗WC的含量达到80%时,可以抑制WC晶粒的异常长大。     

WC碳量对WC-6%Ni硬质合金组织与性能影响

选用总碳含量为5.90%（不饱和碳,质量分数,下同）和6.15%（饱和碳）两种WC原料,分别配制WC-6%Ni硬质合金的橡胶混合料和石蜡混合料并压制成压坯,通过调整压坯的脱胶和脱蜡条件来改变合金的相对磁饱和,使合金具有二相（WC+Ni）或三相（WC+Ni+η和WC+Ni+C）结构,对比研究了在相对磁饱相当的状态下,不饱和碳化钨原料和饱和碳化钨原料对WC-6%Ni硬质合金的组织结构与性能的差异。结果表明：WC-Ni硬质合金的比饱和磁化强度较低,但仍然和WC-Co硬质合金类似可以作为衡量合金碳含量高低的指标,其极限相对磁饱和值约为90%左右;不饱和碳化钨原料由于W2C相的存在,制得的合金组织受碳含量影响敏感,极易出现异常粗大晶粒的情况;在无磁状态、且处于二相结构时,不饱和碳化钨原料制得合金的密度、硬度、抗弯强度都稍高于饱和碳化钨原料制得合金;在相对磁饱和约80%、且处于二相结构时,不饱和碳化钨原料制得合金的密度、硬度稍高于饱和碳化钨原料制得合金,但饱和碳化钨原料制得合金的抗弯强度比不饱和碳化钨原料制得合金高19.4%。生产实践中,应选用饱和碳的碳化钨原料生产WC-Ni硬质合金以获得均匀的组...     

球磨时间对WC-9%Ni-1%Cr细晶硬质合金微观结构及性能的影响

本文采用不同时间湿磨WC-9%Ni-1%Cr混合粉,经过压制、低压烧结制备了5组硬质合金试样。通过对合金试样的力学性能检测及显微结构观察,研究了球磨时间对WC-9%Ni-1%Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响。结果表明:当球磨时间由32 h延长至56 h时,合金WC平均晶粒度缓慢降低,合金的硬度略有增加并趋于稳定,合金的抗弯强度显著提高,且在球磨56 h时合金抗弯强度达到峰值(3 830 MPa),与球磨32 h的合金相比提高了22%;当球磨时间延长至64 h时,合金WC平均晶粒度增加,合金硬度和抗弯强度降低。     

Mo含量对烧结WC-CoCrCuFeNiMo_x硬质合金性能的影响

以CoCrCuFeNiMo_x高熵合金粉末为粘结相,通过粉末冶金压制、烧结工艺制备WC-6 mass%CoCrCuFeNiMo_x硬质合金,并研究了高熵合金粘结相中Mo含量的不同对合金性能的影响。结果表明,WC-6 mass%CoCrCuFeNiMo_x硬质合金在1380℃烧结后所获得的合金物相主要由WC相和FCC面心立方相组成。随着烧结温度的提高,粘结剂的FCC相消失,其主要原因可能是温度升高,高熵合金粘结相中各元素的扩散得到加强,且Mo的加入使元素间的扩散混乱,致使其出现无序相,导致XRD探测不到具体的FCC面心相。此外,随着Mo含量的增加,粘结相中的混乱度增加,致使其溶解的W和C原子数量降低,减缓WC溶解-析出速率,有效抑制了WC晶粒的长大,使WC-6 mass%CoCrCuFeNiMo_x硬质合金的WC晶粒尺寸随Mo含量的增加呈变小的趋势。同时,Mo含量的增加会强化粘结相,使合金的硬度及抗弯强度提高。     

碳含量对缺碳硬质合金组织和性能的影响

通过配制不同碳含量的WC-6Co缺碳硬质合金,采用X射线衍射、光学金相、显微硬度、钴磁和TRS等分析方法,对比研究碳含量对低压烧结缺碳硬质合金的显微组织和性能的影响。结果表明:碳含量影响合金中η相的类型、含量、分布、WC的形状以及合金的性能;Co3W3C相出现在缺碳程度相对较小的合金中,其含量随碳含量的增加而增大,而Co6W6C相与之相反;合金中的η相总量随碳含量的增大而减少;随着缺碳程度的增加,合金中η相的分散均匀性变差,并且η相趋向于成大块状;WC大多呈现多角特征;合金的密度和维氏硬度随着碳含量的增加,先大幅度增加后缓慢减小,碳含量为5.2%(质量分数)时均出现最大值,合金的钴磁和横向断裂强度随着碳含量的增加而增加。     

矿用硬质合金WC晶粒均匀性及板状形貌异常长大的控制

针对矿用硬质合金对微观结构均匀性的要求,以WC-Co硬质合金为研究对象,研究了WC原料、球磨工艺、钴含量、碳含量、添加剂、烧结温度等因素对WC晶粒均匀性的影响,制备了14组合金试样,通过对烧结后合金的微观结构观察,分析研究了以上因素对WC晶粒均匀性的影响。其中重点分析了硬质合金微观组织中WC晶粒呈板状形貌异常长大的原因。研究结果表明:球磨过程中产生的细小WC数量越多,越易于出现板状晶;硬质合金中板状晶的出现与钴含量、烧结温度、抑制剂、球磨时间、WC原始粒度都有密切关系;WC粒度增加、钴含量降低、球磨时间减少、烧结温度降低和添加抑制剂均可提高WC晶粒的均匀性并降低合金中出现板状晶的可能性。     

中粗WC含量对Ni-Co粗晶硬质合金微观组织及性能的影响

研究了中粗WC含量对Ni-Co粗晶硬质合金微观组织与晶粒分布的影响,进而讨论了晶粒分布对硬质合金力学性能的影响。通过金相分析了中粗WC含量对硬质合金晶粒度与邻接度的影响,并利用截线法研究了微观组织的晶粒的分布规律;研究了晶粒度与晶粒分布对磁力、密度及其它力学性能的影响。结果显示,中粗WC晶粒可均匀分布在粗晶WC周围阻碍粗晶与粘结相接触,抑制了粗晶粒的快速粗化,降低了合金平均晶粒度与平均自由程,使晶粒分布逐渐转变为双峰分布;在压力烧结下所有合金的相对密度均在99.5%以上,通过对矫顽磁力的测试分析,验证了微观组织中晶粒双峰分布的准确性;平均晶粒度的降低使合金硬度逐渐增加、断裂韧性逐渐降低;微观组织中超粗晶粒逐渐减少,有利于硬质合金抗弯强度与耐磨性的提高。在Ni-Co粗晶硬质合金中加入部分中粗WC颗粒有利于减少晶粒粗化进而提高耐磨性,加入30%中粗WC颗粒时综合性能最好。     

粘结剂对WC硬质合金模具力学性能的影响

通过烧结工艺制备了不同粘结剂含量的WC基硬质合金,研究了Co、Ni粘结剂对合金力学性能的影响。结果表明,随着粘结剂含量的增加,WC硬质合金制品的密度、洛氏硬度、抗弯强度和抗压强度都逐渐降低,而冲击韧度逐渐升高,耐磨性先增大后减小。当添加13%Co+6.5%Ni时,合金晶粒尺寸细小,完全包覆了WC粒子,大大提高了耐磨性。     

粘结剂对WC硬质合金模具力学性能的影响

通过烧结工艺制备了不同粘结剂含量的WC基硬质合金,研究了Co、Ni粘结剂对合金力学性能的影响。结果表明,随着粘结剂含量的增加,WC硬质合金制品的密度、洛氏硬度、抗弯强度和抗压强度都逐渐降低,而冲击韧度逐渐升高,耐磨性先增大后减小。当添加13%Co+6.5%Ni时,合金晶粒尺寸细小,完全包覆了WC粒子,大大提高了耐磨性。     

稀土Y_2O_3对WC-6%Co超细硬质合金组织及性能的影响

本文研究了在复合抑制剂(Cr3C2/VC/TaC)组成及含量不变的基础上,添加不同量Y2O3对WC-6%Co超细硬质合金的组织结构、磁性能及力学性能的影响。通过XRD以及性能测试,研究发现:在WC-6%Co超细硬质合金中添加Y2O3,能起到细化晶粒的效果,当添加0.2%Y2O3时,合金的晶粒最细,致密度最好,WC晶粒分布均匀;Y2O3会影响WC-6%Co超细硬质合金的磁性能,随着Y2O3含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低,Y2O3能有效的改善合金的机械性能,特别是其抗弯强度。结果表明,当抑制剂配方为0.8%(Cr3C2/VC/TaC)+0.2%Y2O3时,制备的WC-6%Co超细硬质合金的机械性能具有最佳值,硬度达到94.1 HRA,抗弯强度1 770 MPa。     

贫碳WC-12%(Co+Ni)硬质合金微观组织与性能

硬质合金的组织和性能对C含量具有很高的敏感性，但对WC硬质合金两相区下限碳含量的综合性能研究甚少。本文分析了两相区下限附近碳含量（5.06%～5.21%）对烧结制备WC-12%(Co+Ni)硬质合金微观组织和性能的影响。研究发现：在两相区内较高C量会抑制Ostwald机制(较小颗粒溶解而较大颗粒继续长大的机制)中WC的溶解过程；在两相区以下较低C量，脱碳相的存在会抑制Ostwald机制中WC的沉积过程。随着碳含量的增加，WC平均晶粒度呈先增大后减小的趋势，在C含量为5.11%时达到最大值。碳含量的增加会影响W的溶解度，W在缺碳区形成η相和在两相区沉淀形成WC都会造成黏结相W溶解度的降低。能谱(EDS)显示碳含量为5.21%时合金黏结相溶解的W约19.41%，较5.11%碳含量的合金下降了19.45%。碳含量和微观组织对硬质合金的性能具有敏感性：密度随碳含量的增加略有下降，而钴磁上升却很明显；合金的洛氏硬度HRC和抗弯强度随着碳含量成抛物线变化趋势，在5.16%达到极大值，分别为83和2070 MPa。