双尺度结构WC-6%Co硬质合金球磨工艺研究

以粒度分别为2.4μm和0.9μm的粗细WC和Co为原料,采用常规球磨和真空烧结制备了双尺度结构WC-6%Co硬质合金。利用XRD、SEM观察合金的物相变化及微观组织形貌,并通过对比分析密度、硬度、矫顽磁力、抗弯强度和断裂韧性等研究了球磨工艺对合金综合力学性能的影响。结果表明,随着球磨时间和球料比的增加,WC晶粒逐渐长大,合金的(0001)基面百分比例显著增加,同时■棱柱面比例降低。且相比于球磨时间,增加球料比更能破碎和活化细WC颗粒。预磨24 h、球料比4∶1及混合球磨24 h、球料比2∶1球磨条件下制备的合金综合性能达到最佳,其密度、硬度、矫顽磁力均较优异,抗弯强度最高达到3 250 MPa,同时断裂韧性为11.5 MPa·m~(1/2)。     

碳含量对WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织和性能的影响

为探究碳含量对Co-Ni复合粘结相粗晶硬质合金组织与性能的影响,采用光学显微镜、洛氏硬度计、矫顽磁力计和钴磁测量仪研究了不同碳含量下WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织结构与性能的变化规律.结果表明:随着球磨时间增加,合金的矫顽磁力增加,在球磨22 h时矫顽磁力达到最大值.随着碳含量增加,WC晶粒形貌表现为棱角更加分明...     

表面活性剂添加量对YT5牌号硬质合金微观结构和性能的影响

以YT5牌号硬质合金为研究对象,添加质量分数为0～0.15%的表面活性剂硬脂酸进行湿磨并烧结得到合金试样,通过对合金试样的显微结构观察、粒度分析以及物理力学性能检测,研究了表面活性剂添加量对YT5牌号硬质合金的微观结构及性能的影响。结果表明,合金试样的WC相、(Ti,W)C相平均晶粒尺寸随表面活性剂添加量的增加而降低;合金的矫顽磁力、硬度随表面活性剂添加量的增加而略有升高,表面活性剂添加量每增加0.04%,矫顽磁力提高0.2 kA/m;添加少量表面活性剂对YT5合金的密度、弯曲强度、钴磁、孔隙度无明显影响。     

研磨体材质对WC-6％Co硬质合金显微组织及性能的影响

分别采用ZLT15牌号合金(WC-20％TiC-13％Co)和传统YG6X牌号合金(WC-6％Co)两种材质研磨体球磨混合料,并在其他工艺条件相同的情况下制备了WC-6％Co硬质合金试样.通过检测合金试样的矫顽磁力、比饱和磁化强度、横向断裂强度、维氏硬度和断裂韧性,分析其金相组织及WC晶粒度分布,并采用SEM-EDS分...     

Y_2O_3对YG10超细硬质合金组织和性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备YG10超细硬质合金。研究了Y2O3含量对YG10硬质合金组织结构、磁学性能和机械性能的影响。研究发现:Y2O3的加入可提高合金致密度、硬度和抗弯强度,随着含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低。加入质量分数为0.4%,球磨时间为120 h的Y2O3,YG10超细硬质合金的综合性能最佳,平均粒度为0.3μm,硬度达到92.4 HRA,抗弯强度达到1950 MPa。     

Cr3C2和VC复合抑制剂对超细WC-9%Co硬质合金制备及性能的影响

针对超细晶WC-Co硬质合金的制备,WC晶粒生长抑制剂的运用尤为重要。本研究采用粉末冶金方法制备了超细WC-9%Co硬质合金,研究了Cr₃C₂和VC复合抑制剂对超细WC-9%Co硬质合金制备、微结构及性能的影响。结果表明：随着复合抑制剂中VC的增加,即Cr₃C₂的减少,合金的晶粒尺寸、断裂韧性逐渐降低,矫顽磁力、钴磁逐渐升高,横向断裂强度则先增高后降低;同时,随着VC配比的增加到一定程度合金逐渐出现VC偏析现象。综合来看,WC-9%Co-0.5%Cr₃C₂-0.5%VC超细硬质合金表现出较优的综合物理性能(矫顽磁力38.9 kA/m、钴磁7.82%、密度14.44 cm³/g)、力学性能(洛氏硬度94.0 HRA、维氏硬度2 010 HV30、横向断裂强度4 691 MPa)。     

（W，Ti，Ta）C复式碳化物对WC-（6％-8％）Co超细硬质合金性能的影响

以WC-6％Co和WC-8％120为研究体系,在1390℃压力烧结下制备不同配比复式碳化物的超细硬质合金。分别采用洛氏硬度检测、抗弯强度检测、钴磁检测、矫顽磁力检测等方法,通过扫描电镜和电子衍射分析,研究了不同量的（W,Ti,Ta）C复式碳化物对超细硬质合金性能的影响。结果表明：WC-6％Co-2％（W,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为45．39kA·m^-1,硬度为94．0HRA,抗弯强度为2280MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为37．4kA·m^-1,硬度为93．4HRA,抗弯强度为2670MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C-0．5％（Cr3C2/VC）的矫顽磁力为38．2kA·m^-1,硬度为93．6HRA,抗弯强度为2780MPa;它们具有较高的综合性能。     

WC-Co硬质合金矫顽磁力与最高烧结温度关系的研究

从理论上分析了硬质合金矫顽磁力的影响因素,指出在高温工况和实际生产工况中,炉控片的矫顽磁力主要与最高烧结温度有关。用炉控片对PVA压力烧结炉的高温温度场进行了实验研究,并通过对实验数据的分析和处理,获得矫顽磁力与最高烧结温度的定量关系式。     

TaC对高钛亚微米钨钛钴硬质合金性能的影响

配制了TaC含量不同的5种钨钛钴硬质合金混合料,球磨72h使混合料平均粒度为270nm;冷等静压制备压坯,1 380℃真空烧结。测试了试样性能,观察了金相组织,进行了讨论分析。结果表明:随TaC增多,合金密度和相对磁饱和强度都下降,矫顽磁力先升高后降低,含0.6%(质量分数,下同)TaC的合金有较大矫顽磁力值。在TaC含量≤0.6%范围内,合金硬度随TaC量的增加而升高;TaC含量0.6%,合金硬度值明显下降。添加0.4%TaC与未添加TaC的合金比较,前者的抗弯强度增加幅度较大;TaC添加量0.4%时,合金抗弯强度随TaC量增加而逐步下降。TaC具有抑制晶粒长大的作用,添加0.4%TaC的合金有较好的综合性能。     

烧结工艺对粗晶硬质合金微观组织及性能的影响

以粗颗粒WC为原料,分别经真空烧结和低压烧结制备成WC-12%Co粗晶硬质合金;通过扫描电镜、光学金相显微镜以及显微硬度、矫顽磁力和抗弯强度测试,研究不同烧结工艺制备粗晶硬质合金的显微组织和性能。结果表明:与真空烧结相比,低压烧结可提高粗晶硬质合金的综合性能;随着炉内惰性气体压力从2 MPa增大到5 MPa,合金密度、矫顽磁力、硬度、抗弯强度和冲击韧性的变化均不明显。     

研磨体形状对亚细晶硬质合金混合料研磨效率及合金性能的影响

针对亚细晶硬质合金,采用SEM、金相显微镜、硬度计等对合金物理、力学性能及金相组织进行检测分析和对比,研究了球磨过程合金球和合金棒作为研磨体对球磨混合料及合金性能的影响。结果表明:在相同实验条件下,用合金球作研磨体制备的合金,晶粒更细,研磨效率更高;采用合金棒作为研磨体,球磨时间延长4小时对提高合金性能没有明显作用,其球磨的效率仍低于合金球的球磨效率;对于亚细晶粒牌号,用合金球作研磨体制备的合金Co分布更均匀,合金棒不适合做混合料制备的研磨体。     

粉末原料对SPS法制备WC-6Co硬质合金组织性能的影响

以不同形貌结构的WC-6Co复合粉和传统湿磨制备的WC-6Co混合粉为原料,通过放电等离子烧结制备出WC-6Co硬质合金,采用SEM、显微硬度计、密度仪、钴磁仪和矫顽磁力计等对硬质合金的微观组织、力学和物理性能进行了表征。分析结果表明:采用喷雾转化、低温煅烧、原位合成制备的球形复合粉为原料,经SPS法制备所得的WC-6Co硬质合金中残留有较多孔隙,合金密度仅为14.21g/cm~3,将球形复合粉湿磨48h后制备的合金密度略有提升,但硬度和韧性较低。分别采用喷雾转化、低温煅烧加短时球磨、原位合成制备的松散型WC-6Co复合粉和传统湿磨制备的WC-6Co混合粉为原料,经SPS法制备的合金微观组织均匀、合金孔隙减少,两组合金的密度分别增加至14.77、14.73g/cm~3;显微硬度分别增大至2 045、1 929kg/mm~2,韧性分别为8.76、9.29MPa/m~(1/2)。     

新型直接碳化法制备超细WC粉及其烧结体的结构与性能

本文对直接碳化法制备超细WC粉进行了研究,以三氧化钨和炭黑为原料,制备方法为:首先湿磨包含炭黑与三氧化钨的混合物,其中碳源数量大于热力学反应温度下制备WC所需的化学计量;湿磨好的浆料经干燥后,在非还原气氛N2中,于1000～1100℃直接碳化得到包含完全渗碳的碳化钨和过量碳的中间产物;之后调节其碳含量至(6.13 ±0.05)%.对最终所得碳化钨粉进行粒度及碳、氧含量分析,并以其为原料,按YG6配钴,添加晶粒长大抑制剂,用真空烧结法制备出了显微结构均匀、矫顽磁力≥39.2kA/m、平均晶粒度为0.4μm左右的超细硬质合金.     

碳含量对WC-10Co-0.6Cr_3C_2硬质合金组织结构与性能的影响

采用压力烧结法制备不同碳含量的WC-10Co-0.6Cr3C2硬质合金,通过金相组织观察、硬度测试、比饱和磁化强度和矫顽磁力的分析,研究该合金的微观组织结构和性能。结果表明,随碳含量增加,合金的饱和磁化强度增大,而密度、矫顽磁力及硬度均降低;在压力烧结条件下,对于WC-10Co-0.6Cr3C2合金,两相正常组织对应的碳含量范围为5.41%~5.55%。碳含量低于5.41%时出现缺碳相η相,碳含量高于5.55%时出现石墨相。     

梯度硬质合金结构与性能的关系

采用真空烧结-渗碳处理工艺制备了梯度结构硬质合金,通过力学性能测试、物理性能测试和光学显微分析研究了渗碳处理前的真空烧结工艺和渗碳处理时间对合金抗弯强度、冲击韧性、密度、矫顽磁力以及表层双相区厚度的影响。结果表明:在渗碳的开始阶段,合金的抗弯强度、冲击韧性以及表面硬度均随渗碳时间的延长而增大;继续延长渗碳时间,合金的力学性能开始下降;合理控制渗碳时间以便得到适当厚度的WC+Co两相区是获得高性能梯度结构硬质合金的关键因素之一;在渗碳过程中,合金的矫顽磁力和密度随渗碳时间的增加而下降,表层WC+Co两相区的厚度随渗碳时间的增加而增加。     

超细晶硬质合金混合料的球磨混料机制

为对比研究超细晶硬质合金混合料的实验室和生产线球磨混料效率和机制,以比表面积为2.4 m~2/g的超细WC粉为原料,分别采用实验室2.4 L和生产线300 L球磨筒经过不同的球磨时间制备了8批超细硬质合金。对混合料中WC颗粒进行形貌观察,对合金进行金相测定和物理力学性能测试分析;结合实验室和生产线使用的球磨筒内壁结构对圆柱棒的受力和运动状态进行分析,对比研究实验室和生产线球磨混料效率及分析球磨混料机制。结果显示,随着研磨时间的延长,WC颗粒越细,物料混合越均匀;实验室球磨筒的球磨混料效率明显低于生产线。实验室圆柱棒在摩擦力的作用下发生短程运动,从而产生低效率的球磨混料。生产线圆柱棒在筋条推动下产生上抛、下落和剧烈的相对运动,显著提高了WC二次颗粒的破碎和混合料各组元的分散混合。     

粗细WC晶粒配比对双晶结构硬质合金力学性能与组织结构的影响

采用粗细WC颗粒不同比例搭配的方法制取WC-8%Co双晶结构硬质合金,并通过对合金金相组织的观察以及硬度(HRA)、矫顽磁力(Hc)、抗弯强度(TRS)和断裂韧性(KIC)等物理、力学性能的检测对比,研究其力学性能与组织结构。结果表明,粗细WC颗粒配比和WC晶粒大小是改善非均匀结构合金力学性能与组织结构的重要因素,通过优化配比按21%～24%添加粗颗粒WC可制备出力学性能良好的双晶结构硬质合金。随着合金中粗晶粒WC比例的增大,合金的HRA、H_c略微降低,K_(IC)从14MPa·m~(1/2)提高到19.7MPa·m~(1/2),TRS则呈先增后降的趋势,最大值3 498MPa。     

球磨工艺对铜基摩擦材料混合料的影响Ⅰ:对粒度分布的影响

采用单因素试验方法,研究了行星式球磨工艺参数如球料比、球磨时间、磨球直径、醇料比等对铜基粉末冶金摩擦材料混合料粒度分布的影响规律。结果表明,随球料比的增加,混合料的平均粒径不断减小,球料比为15∶1时,混合料的平均粒径最小,为1.345μm;球磨时间对混合料平均粒径的影响规律是随着球磨时间的增加混合料平均粒径先减小后增大;一定范围内的醇料比在湿磨过程中对研磨效率影响不大;相比于刚玉磨球,钢质磨球对于混合料的研磨效率更好。     

新型含片状晶WC-10%Co硬质合金的制备及其性能研究

通过球磨诱导生成薄片状W晶源,再引入超细黄钨(纳米W源)、碳黑(活性碳源)、钴及适量晶粒长大抑制剂(Cr_3C_2)高效球磨生成含片状晶W/Co/C复合粉末,于低压真空烧结炉中在1410℃的温度下一次碳化烧结制备了片状晶强化新型结构WC-10%Co(质量分数,下同)硬质合金,研究了20%片状W的引入对WC-10%Co硬质合金显微组织结构和性能的影响。通过比表面测定仪和费氏粒度仪测定了粉体的比表面和粒度,用扫描电镜(SEM)观察了粉末的形貌和烧结体的显微组织结构,按硬质合金性能测试标准对WC-Co烧结体的物理和力学性能进行了测定。结果表明,碳辅助氢还原球磨诱导生成含片状晶W/Co/C复合粉末,经一次碳化烧结可制备出显微组织结构明显不同于普通合金的含片状晶新型结构WC-Co硬质合金;20%片状W粉末的引入致使合金整体晶粒尺寸偏粗,矫顽磁力偏低,但其片状晶和超细晶粒均布的组织结构,不仅能有效提高合金的硬度,还能改善合金的断裂韧性。     

WC-10Co-1TaC硬质合金异形刀片注射成形与合金性能的研究

采用粉末注射成形工艺制备了合金成分为WC-10Co-1TaC的硬质合金抗弯试样和可转位异形刀片。采用电子扫描显微镜、光学显微镜、万能电子力学试验机、钴磁测量仪等对样品的形貌、组织以及力学性能进行研究分析。研究结果表明:采用溶剂脱脂+热脱脂的脱脂方式,可以很好地控制脱脂过程产生的开裂、变形;理想的溶剂脱脂温度为40℃,溶剂体积与样品体积比为7∶1,脱脂时间为6h,脱脂率为50%;理想的热脱脂工艺为:以2℃/min的升温速率从室温升到420℃并保温45min。烧结样品的抗弯强度为2200MPa,硬度(HV30)为1350MPa,矫顽磁力(Hc)为10.7kA/m,钴磁(Com)为9.4,达到制品的性能要求。