TiC含量对WC-8Co超细晶硬质合金力学性能和微观组织的影响

采用放电等离子烧结技术制取不同TiC含量的WC-8Co硬质合金。分析了TiC含量对WC-8Co基硬质合金刀具材料的致密度、力学性能和微观组织的影响。实验结果表明,随着TiC含量增加,WC-8Co硬质合金常温综合力学性能先提高后降低,添加5%(质量分数)TiC的WC-8Co硬质合金具有较好的综合力学性能。当烧结温度和压力分别为1 250℃、50 MPa时,WC-5TiC-8Co硬质合金材料致密度、维氏硬度、断裂韧性以及室温下的抗弯强度分别达到98.85%、19.49 GPa、9.46 MPa·m^1/2和1 893 MPa。硬质合金致密化烧结曲线和组织显微形貌的分析结果表明,随着TiC含量增加,硬质合金的致密化烧结的起始温度向更低的温度偏移,Co相流动性变差,从而导致致密化烧结条件变差。试样中孔隙增多,是硬质合金维氏硬度和力学性能下降的主要原因。     

Co含量对超细YG类硬质合金结构及性能的影响

制备了不同Co含量的超细硬质合金YG6和YG8,通过对试样进行表面形貌观察和物理力学性能测试,研究了Co含量对超细YG类硬质合金力学性能及组织结构的影响。在超细硬质合金的表面采用CVD法制备了TiCN-Al_2O_3-TiN多层复合涂层,对涂层合金进行微观结构观察、硬度和切削性能测试,探讨不同Co含量合金制备的刀具的切削性能。实验结果表明:随着Co含量的增加,WC晶粒更致密,没有发生晶粒异常长大,硬质合金硬度略有下降,相对磁饱和强度和抗弯强度增加,断裂源较少。Co含量低的硬质合金刀具磨损更严重,切削性能下降,刀具失效快。     

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。     

Y_2O_3对WC-10Co硬质合金性能的影响

采用真空烧结工艺制备了WC-10Co硬质合金。研究了Y_2O_3添加量对WC-10Co硬质合金晶粒尺寸、力学性能、磁性能的影响。结果表明,添加Y_2O_3能使合金晶粒细化且颗粒尺寸更加均匀;Y_2O_3的加入可提高合金力学性能,当Y_2O_3添加量为0.4%时合金的力学性能最佳,合金硬度为94.5 HRA,抗弯强度为2 250 MPa;添加Y_2O_3能提升硬质合金的钴磁、矫顽磁力。     

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。     

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.     

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。     

纯WC材料与WC-10Co硬质合金腐蚀行为对比研究

本文以WC-10Co硬质合金作为对比研究对象,采用动电位极化、恒电位极化和阳极电位下的交流阻抗等电化学方法,研究纯WC材料在1 mol/L NaOH溶液中的阳极极化行为。采用扫描电镜和X射线光电子能谱分析(XPS)方法对不同电位极化后的样品表面进行表征,采用交流阻抗技术研究纯WC材料在阳极电位下的界面极化行为。结果表明：由于纯WC材料中无Co相存在,较WC-10Co硬质合金更耐腐蚀。在低电位极化后,纯WC材料样品表面显现明显微孔,WC-10Co硬质合金样品表面Co相被腐蚀而在WC晶粒间留下明显的沟槽。在高电位下,两种材料腐蚀形貌均为较复杂的三维结构。XPS分析结果表明,两种材料在不同电位极化下WC晶粒表面均被氧化并生成WO₂和WO₃,纯WC材料中WC/WC晶界和微孔因表面能高,在阳极电位下优先受到氧化进而溶解于碱液中。WC-10Co硬质合金中Co氧化形成沉淀层,阻止离子扩散,导致动电位极化曲线中伪钝化区的形成。     

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硬质合金刀具材料超低温处理研究

以TC4钛合金为被加工件,研究了超低温处理对WC-10Co合金车刀耐磨损性能的影响。利用硬度计、SEM和XRD等对合金车刀的硬度和微观组织结构进行了分析测试。研究结果表明,超低温处理可以显著提高车刀的耐磨损性能,且随着车削长度的增加超低温处理刀具的优势越显著。合金刀具经超低温处理后硬度略有提高,抗弯强度及韧性显著提高,微观组织结构无明显改变;XRD图谱中深冷处理刀具WC的峰位右移表明合金WC所受压应力减小,粘结相Co所受拉应力减小,对提高合金强度有利。     

放电等离子烧结不同粒径匹配的WC-Co混合粉末

采用一种包括混合粉末真空预处理和放电等离子烧结(SPS)的新型烧结技术,制备超细晶WC-10Co硬质合金块体。采用场发射扫描电镜观察硬质合金的形貌和晶粒组织,采用三点弯曲法测量试样的断裂强度,利用显微硬度仪测量维氏硬度HV30且据此估算试样的断裂韧性KIC,并与真空烧结和直接SPS试样进行对比,同时还研究初始粉末中WC粉与Co粉的粒径匹配对SPS块体的显微组织和力学性能的影响。结果表明,与真空烧结和直接SPS相比,此种方法制备的WC-10Co合金晶粒细小、组织均匀,具有优异的综合力学性能,尤其是强度明显提高,硬度为1608HV30,断裂韧性为14.0MPa.m1/2,横向断裂强度为3100MPa;WC和Co粉末的粒径匹配对SPS块体的显微组织和力学性能具有较显著的影响。     

高温高压烧结制备WC-6Co硬质合金及其力学性能研究

以平均粒径约300 nm的复合粉为原料,采用高温高压烧结法在不同烧结温度和保温时间下制备了 WC-6Co硬质合金.通过X射线衍射仪、光学显微镜和显微硬度计研究了制备工艺对WC-6Co硬质合金晶体结构、显微组织和力学性能的影响.结果表明:试样烧结过程液相Co的流动性、WC颗粒重排和晶粒尺寸对合金密度、维氏硬度和断裂韧性起...     

Y_2O_3对再生WC-8Co硬质合金性能的影响

以锌熔法回收的WC-Co复合粉末为原料,采用粉末冶金生产工艺制备了再生WC-8Co硬质合金及添加0.4%Y2O3的再生WC-8Co-RE硬质合金,并对其密度、硬度、抗弯强度及断口形貌等进行了检测和分析。结果表明,与再生WC-8Co硬质合金相比,再生WC-8Co-RE硬质合金的抗弯强度明显提高,达到2620 MPa。     

合金添加剂对WC基硬质合金氧化行为及其关联特性的影响

为了同步改善合金的高温抗氧化性能及物理与力学性能,设计WC-6Co-6Ni、WC-6Co-6Ni-1Cr₃C₂、WC-6Co-6Ni-1CeO₂和WC-12Co-1CeO₂等4组WC基硬质合金,分别对应1^#～4^#合金,对比研究合金的微观结构、物理与力学性能和700℃连续16 h的氧化行为。结果表明,CeO₂弥散相的存在不会导致WC基硬质合金强度降低,合金硬度遵循复合材料硬度及晶粒度和各相体积分数的耦合作用规律。4组合金中,4^#合金的硬度最高,其次为2^#合金,Co、Ni黏结金属对硬质合金硬度的影响显著。Cr₃C₂和CeO₂添加剂均可显著改善700℃下合金的抗氧化性能,但Cr₃C₂的改善效果明显优于CeO₂。在WC基硬质合金中添加适量的Cr₃C...     

Co对原位合成WC-6Co复合粉末制备 高性能硬质合金的影响

将原位合成的WC-6Co复合粉末添加到300 L、转速50 Hz滚动球磨中湿磨,添加Co粉、晶粒长大抑制剂、石蜡、酒精,湿磨48 h,卸料、过孔径45 μm筛,采用闭式压力喷雾干燥塔制备得到WC-7Co~WC-15Co混合料粉末,对制备混合料粉末形貌、粒度分布、物相、成分进行分析,结果表明:添加Co粉配成WC-Co混合料,当混合料的Co质量分数超过10%,团聚现象明显增强,团聚颗粒明显增大;随着添加Co粉质量分数增加,混合料中氧质量分数增高,松装密度不断减小.将制备得到的WC-7Co~WC-15Co混合料掺成型剂,挤压成型,低压烧结等工序制备超细YG7X~YG15X硬质合金.研究添加不同Co质量分数WC-6Co复合粉末制备YG7X~YG15X超细硬质合金,Co对制备硬质合金的金相组织、形貌、物理力学性能的影响,结果表明:随着添加Co质量分数增加,制备的超细硬质合金硬度、密度不断降低,抗弯强度和断裂韧性先增大、后减小;制备的超细YG7X硬质合金的硬度最高HV₃₀为2 150,抗弯强度最低为3 200 MPa;制备YG10超细硬质合金的抗弯强度最高为4 950 MPa,断裂韧性最高为11.8 MPa·m1/2.      

不同粘结相WC基硬质合金微观结构与性能

以碳质量分数为理论含碳量的WC为硬质相，在1450℃下通过气压烧结制备WC-20Fe,WC-20Ni和WC-20Co硬质合金，通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电子探针和力学性能测试研究了不同金属粘结相对烧结硬质合金微观结构和力学性能的影响。结果表明：WC-20Fe合金出现η脱碳相(Fe₃W₃C),W在粘结相Fe中的溶解度仅有1.915%(质量分数)，WC晶粒尺寸最小。WC-20Ni合金渗碳出现石墨相(C),W在粘结相Ni中的溶解度达到10.753%(质量分数)，WC晶粒尺寸最大，合金硬度最小。WC-20Co合金为正常两相区组织(WC+γ)，具有最高抗弯强度2720 MPa和最大硬度934.41 kg·mm^-2。所有合金断裂模式均为脆性断裂和沿晶断裂，WC-20Co合金断口出现明显的粘结相撕裂。     

硬质合金基体对涂层刀具高速切削镍基高温合金切削性能的影响

采用热常数仪和高温维氏硬度计对Co含量(质量分数)分别为6%和10%的硬质合金进行热学性能与高温力学性能检测,然后用以这2种硬质合金为基体的涂层刀片对镍基高温合金GH4133进行高速车削,采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)对车削后刀片的磨损区域进行观察和成分分析,研究刀片基体的Co含量对刀具切削性能的影响。研究结果表明,硬质合金中的Co含量由10%降低到6%时,热导率由62.78(W.m)/K升高到84.57(W.m)/K,与此同时同一温度下的高温维氏硬度提高10%左右;YBG202刀片(基体中Co含量为10%)的切削刃与后刀面的磨损均较迅速,而YBG102(基体中的Co含量为6%)刀片后刀面的磨损相对均匀,磨损速率低;基体中的Co含量由10%降低到6%时,刀片的切削寿命提高约3倍。故高速连续切削镍基高温合金时应当尽量选用低Co硬质合金作为刀片的基体。     

WC尺度对HVOF制备的WC-CoCr涂层抗冲蚀磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺制备了多峰和纳米结构WC-10Co4Cr金属陶瓷涂层,采用OM、SEM和XRD方法分析了二种不同结构涂层的组织,测量了涂层的力学性能。研究了多峰和纳米结构涂层的干砂冲蚀磨损试验性能,并探讨了涂层的冲蚀磨损机理。结果表明:在HVOF喷涂过程中多峰WC-10Co4Cr粉末中的WC比纳米粉末脱碳程度低;相比于纳米涂层,多峰涂层在30(°)和90(°)冲蚀时抗干沙冲蚀磨损性能分别提高了35%和15%以上。多峰WC-10Co4C涂层具有优异的抗冲蚀磨损性能的主要原因是涂层具有多尺度组织结构、低孔隙率、高显微硬度和高开裂韧性。     

抑制剂对超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备超细WC-Co硬质合金。研究了抑制剂的预磨时间对WC-10Co硬质合金粒度及烧结试样性能的影响。对比了相同抑制剂配比对Co含量不同的硬质合金性能的影响以及稀土对硬质合金性能的影响。结果表明:通过对晶粒长大抑制剂的预磨,其粒度明显细化。加入预磨时间为120 h的抑制剂,WC-10Co硬质合金的平均粒度为0.3μm,硬度达到92.1 HRA。相同抑制剂配比的硬质合金,硬度和致密度随Co含量的降低而增大。稀土氧化物Y2O3的加入,有利于改善硬质合金的性能。     

复合添加碳化钒石墨烯对数控机床刀具钢性能的影响

在数控机床刀具用W18Cr4V钢中添加不同含量的碳化钒和石墨烯,并进行耐磨损性能和热疲劳性能的测试与分析。结果表明,与单一添加相比,复合添加碳化钒和石墨烯对W18Cr4V钢耐磨损性能和热疲劳性能的改善效果更加显著。复合添加1.5%碳化钒和1.5%石墨烯使W18Cr4V钢的磨损体积减小81%,热疲劳裂纹级别从9级变为2级。