WC-20%Co添加陶瓷颗粒ZrO2的试验研究

利用热等静压真空烧结工艺制备了4种不同含量ZrO 2(3Y)的WC-20 %Co硬质合金.利用光学、扫描电子显微镜(SEM)进行了微观组织观察,并对试样进行了硬度测试、抗弯强度、冲击韧性和耐磨性的力学性能测试,试验结果表明ZrO 2(3Y)在WC-20 %Co基体中呈球形,均匀分布在Co相和WC相中,添加了ZrO 2(3Y)的WC-20 %Co的硬质合金抗弯强度和冲击韧性明显提高,耐磨性能有明显改善,硬度指标变化不大.     

高温中颗粒WC粉及其WC-6Co合金的组织和性能

采用高温氢还原工艺制备中颗粒钨粉,经添加适量炭黑球磨混合后,分别置于管式石墨通氢碳化炉中于1950和1680℃长时间碳化获得高温中颗粒WC粉和普通中颗粒WC粉末,继而在H2保护气氛下于1470℃的温度下烧结制备出WC-6%Co(质量分数)烧结体。通过费氏粒度仪和马尔文粒度分布仪分别测定了WC粉体的平均粒度和粒度分布,采用X射线衍射(XRD)分析了碳化产物的相成分。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-6%Co烧结体的物理和力学性能进行了测定;研究了高温WC粉对低钴硬质合金性能的影响,并与普通工艺生产的YG6合金的性能进行了对比分析。结果表明,高温氢还原工艺制备的中颗粒钨粉粒度均匀,经高温碳化后所获WC粉粒度粗化,颗粒尺寸均匀,且颗粒表面光滑、发育完整、亚晶粗大、晶格缺陷少、碳化完全、纯度较高。高温WC粉制备的WC-6%Co合金的显微组织均匀,且WC硬质相晶形完整,平均晶粒度2.0～2.5μm,硬度和抗弯强度分别为HRA90.0和3000 MPa,综合性能优于YG6牌号合金性能,因而在地矿工具、切削刀具,冲压模具等领域有较高的应用价值。     

粗WC颗粒对低钴硬质合金组织与性能的影响

以粒度为5μm的粗WC颗粒和粒度为1μm的细WC颗粒为原料,采用6种不同的粗/细颗粒质量配比,通过低压烧结制备Co含量(质量分数,下同)为7%的低钴WC–Co硬质合金,测试材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度,并采用扫描电镜(SEM)观察材料的微观组织、弯曲断口形貌及裂纹扩展情况,研究粗颗粒WC含量对低钴硬质合金组织与性能的影响。结果表明,随粗颗粒WC含量增加,WC晶粒度的分布表现为明显的双峰结构特征,从合金的弯曲断口观察到裂纹偏转以及穿晶断裂数量显著增加,以此阻碍裂纹扩展,从而提高合金的韧性。合金硬度随粗颗粒WC含量增加而下降。当粗颗粒含量(质量分数)为50%时,WC-7%Co硬质合金具有较好的综合力学性能,其硬度(HV30)为15.9 GPa,抗弯强度和断裂韧性分别为2 490 MPa和11.39 MPa·m1/2。     

WC-10Co硬质合金热压工艺与晶粒抑制剂的研究

采用粒度为0 81μm的超细WC粉和粒度为1 35μm的Co粉,通过添加Cr3C2和VC作为晶粒长大抑制剂,采用热压(HP)烧结工艺制备了平均晶粒度小于0 8μm的WC-10Co硬质合金,检测了合金的显微硬度和显微组织。研究结果表明:随着烧结温度和保温时间的增加,WC-10Co硬质合金试样的显微硬度明显升高;添加晶粒长大抑制剂有效地抑制了晶粒的长大,明显提高了WC-10Co硬质合金的显微硬度;其中采用0 8Cr3C2+0 4VC晶粒长大抑制剂的样品显微硬度最高,达到22560MPa(2256kgf/mm2)。根据本实验研究结果,晶粒长大抑制剂对WC-10Co硬质合金作用效果的顺序为:(Cr3C2+VC)>Cr3C2>VC。     

Cr3C2/CrN复合添加剂对非均匀结构硬质合金性能的影响

本文以粗、中、纳米颗粒WC为原料,采用粉末冶金方法制备了不同Cr₃C₂/CrN复合添加剂含量的WC-10%Co非均匀结构硬质合金,并研究了Cr₃C₂/CrN复合添加剂对硬质合金微观组织结构和性能的影响。结果表明：随着Cr₃C₂/CrN复合添加剂含量增加,WC晶粒被抑制效果越显著,合金硬度呈递增趋势,抗弯强度则先增加后减小。当Cr₃C₂/CrN复合添加剂含量为1%时,合金综合性能最佳,维氏硬度达到1270HV3,抗弯强度达到2880MPa。复合添加剂增强作用机理主要是因为复合添加剂溶解在液相Co中,降低了WC在Co相中的溶解度,减缓WC溶解-析出过程,抑制了WC晶粒聚晶和异常长大现象,并起到固溶强化和弥散强化的作用,有效提升了合金综合性能。     

添加微量锂对WC粉末及硬质合金性能的影响

本文研究了在WO_3中添加(150～200)×10~(-6)锂,经中温氢还原和高温碳化,制取WC粗粉及粗晶粒硬质合金的工艺。用金相法对WC粉末进行了分析,确定不同WC粉末对合金性能的影响。结果发现,与不添加锂的试样相比,添加150×10~(-4)锂的晶粒大小最均匀,用其制得的WC-5%Co合金晶粒最粗,晶粒棱角清晰完整,合金的抗弯强度最高。     

Mo对WC-(8Co,2Ni)硬质合金组织与性能的影响

采用化学包覆法制备WC-(8Co,2Ni)-x Mo (x为质量分数,%。x=0,0.5,1.0,1.5)复合粉末,真空烧结后得到含Mo的WC-(8Co,2Ni)硬质合金。研究前驱体和复合粉末的微观形貌和物相组成,分析Mo对WC-(8Co,2Ni)硬质合金显微组织、力学性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,WC-(8Co,2Ni)-x Mo复合粉末中的Mo均匀分布在WC颗粒表面。WC-(8Co,2Ni)-x Mo硬质合金较致密,无明显孔洞,WC和黏结相无明显聚集。随Mo质量分数从0增加至1.5%,WC晶粒的平均尺寸从1.6μm减小至1.1μm。合金硬度(HRA)从87.3±0.1提高至88.3±0.2,抗弯强度从(2 890±27) MPa下降至(2 560±29) MPa。含Mo合金在腐蚀过程中生成低电导率的含Mo钝化膜,耐腐蚀性能明显提升。     

WC粉末粒度与形貌对WC-6Ni亚微米硬质合金组织及性能的影响

采用3种亚微米级WC粉制备了3种相同组成成分的WC-6Ni亚微米硬质合金,探讨了WC粉末粒度与形貌对WC-6Ni亚微米硬质合金组织及性能的影响。结果表明:在相同成分、相同工艺条件下,WC粉末越细,所制备的合金晶粒度越小;原始WC颗粒形貌对合金中WC晶粒形貌及合金性能没有明显影响;对于亚微米硬质合金,当粘结相含量一定时,合金硬度随着合金晶粒度的增加而缓慢减小,其抗弯强度随合金晶粒度的增加而缓慢增加。     

Y_2O_3对硬质合金晶粒尺寸和摩擦磨损性能的影响

研究了稀土Y2O3对WC-10Co硬质合金晶粒尺寸、矫顽力的影响,对比了Y2O3含量0.10%(质量分数,下同)和0.30%硬质合金的摩擦磨损性能。结果表明:微量Y2O3能细化WC晶粒,有效改善合金的硬度,影响硬质合金的磁性能。低于0.15%时,WC-10Co合金晶粒尺寸随着Y2O3增加而明显细化,硬度显著增加;Y2O3含量达到0.2%以上,WC-10Co合金的晶粒尺寸基本稳定,硬度也变化不大。在相同条件下,细晶粒0.30%Y2O3的WC-10Co硬质合金比0.10%Y2O3的WC-10Co硬质合金的摩擦因数稍高,但磨损体积损失低于0.10%Y2O3合金。     

低压烧结温度对WC-6Ni无磁硬质合金性能的影响

以超细WC粉和羰基镍粉为原料,通过添加少量添加剂、碳粉、钨粉,并采用低压烧结的方法制备出WC-6Ni无磁硬质合金.研究了低压烧结温度和配碳量对WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度的影响.结果表明:随着烧结温度的提高,WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度呈现出不同的变化趋势,当配碳量为5.98％时,合...     

微波多模腔快速烧结WC-8%Co硬质合金

采用多模腔微波烧结工艺制备了WC-8%Co硬质合金,烧结周期为1～1.5h,研究了微波烧结工艺对合金组织结构与性能的影响。结果表明:微波烧结WC-8%Co硬质合金所需时间短,在1400℃的烧结温度下保温0min时密度就能达到14.71g/cm3,HRA可达90.3,烧结样品的显微组织结构均匀,样品中心和边缘区域WC晶粒尺寸分布一致,没有发现显著差异,随着烧结保温时间的增加和烧结温度的提高WC晶粒尺寸长大不明显。     

晶粒长大抑制剂对WC-8％Co超细硬质合金性能的影响

系统研究了晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2于单独添加或复合添加时,对WC-8%Co超细硬质合金金相组织和力学性能的影响.研究表明,WC-8%Co超细硬质合金的硬度随着晶粒长大抑制剂加入量的增加而升高,而抗弯强度和断裂韧性的最大值则存在对应的抑制剂成分点.复合添加抑制剂VC和Cr3C2后,所得成分为WC-8%Co-0.2%VC-0.6%Cr3C2合金的综合性能较好,硬度HRA为92.9,抗弯强度可达4 370 Mpa,断裂韧性KIC为9.1 MN·m-3/2.     

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)。     

低压烧结温度对WC-6Ni无磁硬质合金性能的影响北大核心

以超细WC粉和羰基镍粉为原料,通过添加少量添加剂、碳粉、钨粉,并采用低压烧结的方法制备出WC-6Ni无磁硬质合金。研究了低压烧结温度和配碳量对WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,WC-6Ni无磁硬质合金的密度、硬度、抗弯强度呈现出不同的变化趋势,当配碳量为5.98%时,合金的金相孔隙度评级为A02B00C00。     

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。     

粉末粒度对超粗晶硬质合金性能影响的研究

超粗晶结构硬质合金拥有良好的耐磨性、韧性和抗热冲击、抗热疲劳性能,广泛应用于石油钻齿、凿岩钎具、截煤机齿、路面冷铣刨机齿、盾构刀具等地矿工具。文章对比研究了预磨细颗粒WC活化粉和纳米WC活化粉的添加对低压烧结制备的超粗晶硬质合金结构与性能的影响,采用金相显微镜和电子万能试验机等检测方法对其进行组织结构及力学性能的表征,使用扫描电镜对试样条断口进行形貌分析。研究了球磨时间、预磨粉末粒度对超粗晶硬质合金晶粒度、抗弯强度等性能的影响。试验结果表明,相比添加细颗粒WC粉,添加纳米WC粉制备的超粗晶硬质合金的平均晶粒度增加更为明显。随球磨时间增加,合金组织均匀性提高,抗弯强度升高。添加5%(质量分数,下同)预磨纳米WC,球磨18 h制备的超粗晶硬质合金晶粒度达6.8μm,抗弯强度2 640 MPa,具有最佳综合力学性能。     

WC/MgO/CeO_2复合材料的组织结构与力学性能研究

在真空热压烧结制备硬质合金WC/MgO的基础上,添加适量稀土添加剂CeO_2,并改变烧结参数,获得WC/MgO/CeO_2复合材料,对其物相组成、显微组织的致密化过程、力学性能进行研究。结果表明:随着烧结温度的升高,晶粒不断长大,1 650℃下WC平均晶粒尺寸为1.674μm,晶粒边缘圆润,致密度96.979%,维氏硬度16.251 GPa、断裂韧性10.326 MPa·m~(1/2)。当温度升至1 720℃时,部分WC晶粒异常长大,边缘多含棱角,致密度仍在增加但变化不大,而力学性能显著下降。根据在不同烧结温度下保温不同时长统计的WC平均晶粒尺寸数据,计算出WC/MgO/CeO_2复合材料在热压烧结保温过程中晶粒生长所需的摩尔激活能为459.13 kJ/mol,相较于WC/MgO复合材料,晶粒生长激活能有提高的趋势,这归因于CeO_2降低了WC晶粒表面能或晶粒间的界面能。     

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)。     

Ni含量对WC-Co-Ni硬质合金的力学性能和耐腐蚀性能的影响

以WC、Co和Ni为原料,采用粉末冶金法制备不同镍钴比的硬质合金试样,研究了试样的微观组织,分析了试样的硬度、耐磨系数、抗弯强度和断裂韧性等力学性能,并通过电化学实验探究其耐腐蚀性能。结果表明,随着Ni含量的增加,WC-Co-Ni硬质合金的硬度、耐磨系数及抗弯强度均持续降低,断裂韧性先增加后降低。成分为WC-10%Co、WC-9%Co-1%Ni和WC-7%Co-3%Ni的三组试样的微观晶粒组织较为均匀细小,而其余试样微观晶粒组织粗大。通过在pH=7的3.5%NaCl溶液中的电化学实验可知,随着Ni含量的增加,WC-Co-Ni硬质合金试样的耐腐蚀性能增强。WC-7%Co-3%Ni合金试样的综合力学性能最佳,同时考虑到试样的耐腐蚀性能,优化配方后的合金可以更好地提高盾构刀具的工作寿命。     

Ce和Y对YG6硬质合金组织及性能的影响

以白钨为原料,采用常规硬质合金烧结工艺制备了稀土WC-6%Co硬质合金,通过XRD、SEM以及性能测试等方法研究了稀土对合金组织结构、磁性能及力学性能的影响。结果表明,添加0.12%(质量分数)Ce或Y有利于Co相分布均匀且提高了α-Co相的比例,Ce-YG6和Y-YG6合金钴磁分别达到了5.28%和5.35%;YG6合金晶粒得到细化,Y-YG6合金平均晶粒尺寸为0.92μm;Y-YG6合金的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到了HRA92.5、2610 MPa和13.26 MPa·m~(1/2),分别提高了1.65%、50.61%和11.24%;稀土YG6硬质合金的矫顽磁力最大增幅达24.14%;稀土与合金中的Ca、Si、S和O等杂质元素反应形成的化合物起到净化晶界和相界的作用;添加稀土后,白钨制备的YG6合金性能优于黑钨制备的YG6合金性能。