碳氮化钛基硬质合金的制造、显微结构及性能综述

尽管经典的碳化钛(TiC)基硬度合金(或称之为“金属陶瓷”)在众多的切削工具材料中占有一席重要的位置,但与WC—Co硬质合金比较起来,它的强度和韧性,尤其是抗塑性变形性均不及后者,因而其应用领域受到一定的限制。七十年代以来,围绕着克服TiC基硬质合金的缺点,人们除了坚持不懈地寻求常规手段的完善外,还力图通过“合理的搭配”找出更为理想的化学组成,以从根本上改善TiC基合金的各种性能。在为此目的所进行的许多有益尝试中,碳氮化钛(TiCN)基硬质合金的问世可认为是一个最成功的范例。     

TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化行为

采用高温化学气相沉积(HT-CVD)和中温化学气相沉积(MT-CVD)相结合的复合化学气相沉积新技术在硬质合金基体WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-6%Co上分别沉积TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层,制备TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂...     

基于有限元方法的硬质合金TiCN梯度涂层的热应力分析

采用有限元方法分析硬质合金TiCN梯度涂层的热应力缓和机制,比较了单层TiC、TiN涂层和TiC/TiCN/TiN梯度复合涂层对热应力场的影响。计算表明:单层的TiN涂层表面应力最大,为1728MPa;单层的TiC涂层应力最小,为1067MPa;在TiN和TiC之间增加TiCN过渡层时,应力减小为1 674 MPa;只有TiC/TiCN时,应力减小幅度最大,只有1352MPa。TiCN层内应力梯度非常明显,其中等效应力最大值出现在边角上,为3148MPa。因此,热裂纹应从刀片边缘开始,与实验结果吻合较好。     

碱蒸馏分离-酸碱滴定法测定TiCN基合金及其原料中氮

建立了测定TiCN基陶瓷合金及其原料粉TiN、AlN、TiCN中氮量的方法.对TiN、TiCN和TiCN基陶瓷合金混合料用10mL H2SO4+4g K2SO4+2g K2S2O7可快速完全分解试样,加70mL NaOH溶液,通水蒸气蒸馏,当馏出液达90mL时可将试液中NH4+全部以NH3蒸出并被收集,然后以硫酸标准溶...     

真空微波烧结制备TiCN基金属陶瓷

采用高能球磨法,制备了TiCN超细粉末,并以TiCN、WC、Co、Ni、Mo2C等为原料,通过真空微波快速烧结制备了TiCN基金属陶瓷,探讨了坯料压制压力对烧结材料致密化和显微结构的影响。结果表明:高能球磨法能制备亚微米级的TiCN超细粉末;通过真空微波快速烧结可制备颗粒在1μm以下的TiCN基金属陶瓷材料;不同的压力压制成形的坯料,经微波烧结后,其性能存在差异,压制压力在300MPa时,材料的相对密度和硬度最好。     

铁,镍基粘结相硬质合金研究的新进展

综述了铁，镍基粘结相硬质合金的现状和进展，对铁镍代钴硬质合金和传统的硬质合金性能进行了比较，指出在某些领域铁，镍基硬质合金完全可以取代ＷＣ－Ｃｏ合金。     

无粘结相WC基硬质合金研究进展

无粘结相WC基硬质合金具有传统硬质合金无可比拟的优异耐磨性、抗腐蚀性,极佳的抛光性和抗氧化性,是集陶瓷的硬度和硬质合金的韧性于一身的结合体。但无粘结相WC基硬质合金对碳含量比传统的WC-Co硬质合金更为敏感,同时面临脆性及难于致密化等问题。文章对无粘结相WC基硬质合金国内外近几年取得的一些研究成果进行了综述。     

掺杂稀土的高速钢预合金粉对WC基钢结硬质合金组织和性能影响

钢结硬质合金是一种性能介于硬质合金与高速合金钢的材料,可以取代部分传统硬质合金与工模具钢在模具和切削刀具领域的应用。本研究采用气雾化法制备稀土掺杂高速钢预合金粉作为钢结硬质合金的粘结相,制备了掺杂稀土的WC基钢结硬质合金,用扫描电子显微镜观察了样品的显微组织和断口形貌,并对合金的密度、硬度、抗弯强度和冲击韧性进行了检测。研究结果表明,在高速钢预合金粉中掺杂稀土元素能提高WC基钢结硬质合金的密度,改善其硬度、抗弯强度、冲击韧性等力学性能;添加Ce元素的效果好于Y元素;采用掺杂稀土元素Ce的高速钢预合金粉制备的WC基钢结硬质合金力学性能优于传统球磨混料法掺入稀土元素Ce制备的WC基钢结硬质合金。     

国外硬质合金工业技术现状与发展趋势(三)——五、硬质合金材质进展

在本文的第三部分中,详细地论述了近年来国外硬质合金材质的进展,介绍了微晶硬质合金、碳化钛和碳氮化钛基金属陶瓷硬质合金、低钨少钽硬质合金、钢结硬质合金、新型粘结剂硬质合金、新型耐腐蚀,抗氧化硬质合金及其他新型硬质合金。     

高熵合金粘结相WC基硬质合金的研究进展

WC基硬质合金因其高硬度、高强度、耐腐蚀的优点广泛应用于切削工具、凿岩工具以及军工等领域。但传统WC基硬质合金无法同时满足高强度和高韧性的要求,从而限制其在部分领域的应用。高熵合金（HEA）是至少五种或更多种等量或大约等量的金属元素形成的合金,其固有的高熵效应可以抑制合金材料中间相的形成,促进形成单一的固溶体,从而具备高硬度、高韧性、抗高温氧化、耐腐蚀性、高耐磨性等优异的性能。研究者用高熵合金代替Co作为WC基硬质合金的粘结相进行深入研究,发现高熵合金作粘结相制备的WC基硬质合金具有较高的硬度、强度和刚度,良好的耐磨性和韧性。文章阐述了WC基硬质合金的概述、特点、分类及用途,介绍了以高熵合金作为粘结相的WC基硬质合金的制备方法以及力学性能,然后对WC基硬质合金的应用和发展进行了总结与展望。     

梯度结构硬质合金涂层刀片的金相观察

采用定量金相观察分析具有梯度结构硬质合金涂层刀片的微观结构,对梯度结构硬质合金基体及其涂层的构成进行了探讨。结果表明,梯度结构硬质合金基体组织的外层(与涂层的结合层)厚度为30μm左右。基体组织的孔隙度为A02、B00、C00。样品具有特殊的涂层结构,其中一工作面为两层涂层,另一工作面为三层涂层。两层涂层的涂层(Al2O3)厚度为4μm,内层(TiCN)厚度为8μm;三层在两层涂层的基础上增加了一层2μm的(TiN)涂层。WC平均晶粒度为1.24μm,复式碳化物的平均晶粒度为0.74μm,钴相呈均匀分布。实验结果为提高和优化梯度结构硬质合金涂层刀片性能提供了有益的依据。     

原料中C/N原子比对TiCN基金属陶瓷组织结构和性能的影响

分别以Ti(C_(0.4),N_(0.6)),Ti(C_(0.5),N_(0.5))和Ti(C_(0.7),N_(0.3))等3种TiCN粉末为原料,制备TiCN-25WC-10TaC-2Mo_2C-7Ni-7Co金属陶瓷,研究TiCN原料中C/N原子比对TiCN基金属陶瓷组织结构、硬度、抗弯强度、韧性、磁学性能以及耐腐蚀性能的影响。结果表明,以Ti(C_(0.4),N_(0.6))为原料制备的TiCN基金属陶瓷中出现M_6C型脱碳相(η相),导致材料的抗弯强度和韧性显著降低。以Ti(C_(0.7),N_(0.3))为原料制备的金属陶瓷为典型的弱芯环结构,具有最佳的力学性能,硬度(HV30)、抗弯强度和Palmqvist韧性分别为15.61 GPa,2 294 MPa和11.29 MN·m~(-3/2)。随TiCN原料中C/N原子比降低,金属陶瓷的矫顽磁力和相对磁饱和均大幅降低。在pH=1的H_2SO_4溶液中的电化学腐蚀实验结果表明,采用Ti(C_(0.4),N_(0.6))和Ti(C_(0.5),N_(0.5))原料制备的金属陶瓷的耐腐蚀性能相近,采用Ti(C_(0.7),N_(0.3))原料制备的金属陶瓷的耐腐蚀性能显著降低。     

新技术新材料信息

湖南省冶金材料研究所开发的镶嵌WC-Co硬质合金和TiC基高锰钢结硬质合金复合耐磨材料技术,以及高锰钢锤头镶铸TiC基高锰钢复合耐磨材料技术,圆锥式破碎机上镶铸TiC基高锰钢结硬质合金技术,一般都提高寿命3～5倍,能减少生产厂家频繁更换备品备件的麻烦,同时降低成本,提高效率,性价比强。     

YT类硬质合金金刚石涂层成形刀具对高体积分数SiC_P/Al复合材料的铣削特性研究

采用热丝化学气相沉积法在B212型YT15硬质合金成形铣刀片上制备了微米级金刚石涂层,并以65%SiC颗粒增强铝基复合材料为试件材料进行铣削试验。通过与未涂层硬质合金铣刀进行对比,评价了金刚石涂层硬质合金成形铣刀的涂层效果。结果表明:在相同的切削参数下,金刚石涂层硬质合金刀具各种铣削力比未涂层硬质合金刀具的降低50%~65%;所涂覆金刚石薄膜在铣削过程中具有良好的膜-基附着强度,且经酸碱预处理的涂层硬质合金刀具较适合于高体积分数SiCP/Al复合材料的粗加工,醇碱预处理的涂层硬质合金刀具较适合于其半精加工;涂层硬质合金刀具持续加工的工件表面质量优于未涂层硬质合金刀具所加工,且所铣槽的成形精度较未涂层硬质合金刀具所铣槽提高约30%。     

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。     

碳化钨基硬质合金的抗蚀性

在耐蚀硬质合金中,WC基硬质合金占有很大比重,因此研究该类合全的耐蚀性是很有必要的。本文就WC基硬质合金在酸、碱中的抗蚀性及其与粘结相含量、成分以及合金中的石墨、η₁相等的关系进行了研究。并在此基础上,对低粘结剂含量的硬质合金的活化烧结进行了探讨。WC基硬质合金的耐蚀性,主要由粘结剂的抗蚀性所决定,并与其含量相关。以Ni、Mo、Co、Cr为粘结剂的合金的抗蚀性远远优于WCCo类合金。WC基硬质合金的抗蚀性与WC相晶粒尺寸及少量异种碳化物(Cr₃C₂、Mo₂C)、合金中的石墨和η₁相的存在有关。具有较好耐蚀性的低粘结剂硬质合金,可以采用化学混合制取复合粉末、强化球磨、活化烧结的工艺制备。WC-Ni·Mo·Co·Cr系硬质业合金是制作圆珠笔球的理想材料。     

基于TiAl-xCo-Mo-Ni复合粘结相的WC基超细晶硬质合金微观组织和力学性能研究

WC/Co类超细晶硬质合金是目前制备高性能金属切削刀具的理想材料,但Co是一种宝贵资源.为了寻找代替Co的粘结相并制备性能优良的WC基超细晶硬质合金,选用TiAl-xCo-Mo-Ni作为复合粘结相,并采用放电等离子烧结(SPS)制备了WC基超细晶硬质合金,分析了SPS温度和复合粘结相成分对其性能及微观组织的影响.研究结...     

TiCN/VCN多层膜的力学和摩擦磨损性能

采用多靶磁控溅射技术,制备TiCN、VCN单层膜及一系列调制比为1的不同调制周期的TiCN/VCN多层膜。利用X射线衍射仪、纳米压痕仪、高温摩擦磨损测试仪和扫描电子显微镜,研究各种薄膜的微结构、力学性能及室温和高温摩擦磨损性能。研究表明:不同调制周期的TiCN/VCN多层膜的硬度围绕混合法则计算的硬度值上下波动,没有出现致硬现象。TiCN和VCN单层薄膜室温下的摩擦因数很低,TiCN/VCN多层膜调制周期较小时摩擦因数较高,调制周期大于10 nm时摩擦因数逐渐接近TiCN和VCN单层膜。700℃下,TiCN/VCN多层膜的摩擦因数主要取决于表面生成的TiO2和V2O5的共同作用,与TiCN相比,TiCN/VCN多层膜的高温摩擦因数较小。     

TiCN基陶瓷刀具表面TiAlN涂层的制备及其性能研究

利用离子辅助增强磁控溅射与蒸发镀二元组合源设备在TiCN基陶瓷刀具表面制备TiAlN涂层;为提高膜基结合力,采用蒸发镀技术预先沉积一层CrN/Cr过渡层。利用X射线衍射仪、维氏显微硬度计、洛式硬度计、摩擦磨损试验仪等设备,系统分析了CrN/Cr过渡层对涂层微观结构、显微硬度、膜基结合力及耐磨损性能的影响。结果表明,CrN/Cr过渡层的存在,使膜基结合力和涂层耐磨损性能得到大幅度提高。     

硬质合金的等离子喷焊

硬质合金的主要成分W、Ti等是高熔点金属,要把它们直接涂复到机器零件表面上,没有非常高的温度是不行的。自从等离子弧问世以来,为在钢材表面上喷焊硬质合金材料创造了前提。等离子喷焊是本世纪六十年代出现的新技术,我国从六十年代中期开始了对镍基、钴基和铁基等自熔合金粉未的等离子喷焊研究,取得了许多成果。然而对硬质合金晌等离子喷焊