烧结温度对不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金的影响

采用不含氮硬质合金原料,通过在梯度烧结工艺之前添加一步微压氮化烧结工艺制备脱β层梯度硬质合金;采用SEM观察合金表层的组织结构,图像分析工具测量脱β层的厚度。结果表明:在添加微压(氮气分压为0.5kPa)氮化烧结工艺的情况下,编号Co-8梯度硬质合金在1 420、1 450、1 480℃,1h的烧结工艺下形成脱β层的厚度分别为8、13、24μm;而编号Co-6梯度硬质合金在1 420℃时所形成的脱β层的厚度接近于零,在其他两种烧结温度下,所形成的脱β层的厚度也明显低于编号Co-8梯度硬质合金。与添加Ti(C,N)的原料相比,在相同的烧结工艺下,本文所采用的不含氮原料制备梯度硬质合金的脱β层厚度也明显降低。     

脱β层梯度硬质合金的制备及组织结构

采用1步烧结法,在原料粉末中添加中颗粒Ti(C,N)的情况下制备表面含脱β层的梯度结构硬质合金。分别采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及能谱技术(EDS)分析合金样品的微观组织、相组成及成分分布。结果表明,在1 420℃下真空烧结时,初始成分不含Ti(C,N)的合金样品的组织为均质结构,由WC,Co基粘结相及(Ti,W)C三相组成;初始成分含有Ti(C,N)的合金样品表层形成了脱β层,脱β层中仅存在WC,Co基粘结相2相,芯部的组织除WC,Co基粘结相及(Ti,W)C 3相以外,还存在少量近球形未溶解的Ti(C,N)核心。脱β层既是1个缺立方相层,也是1个富钴层。     

梯度结构硬质合金脱β层的检测

随着涂层技术在硬质合金领域的广泛应用,制备可防止涂层裂纹向基体扩展的具表面脱立方相碳化物(即β相)的梯度结构的硬质合金基体成为需要。研究表明~([1]),不同厚度的脱β层对硬质合金数控刀片涂层前后的抗弯强度和使用寿命有着很大的影响,那么检测脱β层分布及厚度具有重大意义。文中阐述了将金相检测与扫描电镜相结合的方法,将样品制成金相面进行检测脱β层的分布情况,利用扫描电镜的二次电子观察脱β层的形貌,用扫描电镜的背散射电子观测脱β层的厚度的方法。     

烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响

使用一步烧结法制备了表面含脱β层的梯度结构硬质合金,采用扫描电镜、X射线衍射仪、电子探针微区分析仪观察了梯度硬质合金的微观形貌、相组成及成分分布情况,分析了脱β层梯度结构合金样品的典型组织及烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响.结果显示:随着烧结温度的提高和保温时间的延长,脱β层的厚度均明显增加,且脱β层的厚度与保温时间的平方根基本呈线性关系;在同样的烧结工艺条件下,脱β层的厚度随着钴含量的增加而增大,随Ti(C,N)含量的增加而减小.     

脱β层梯度硬质合金表层元素分布的电子探针微区分析

利用WC,Co,(Ti,W)C,Ti(C,N)等原料粉末,采用1步烧结法制备脱β层梯度硬质合金,利用扫描电镜观察合金表层的微观组织结构,采用电子探针微区分析技术(electron probe micro analysis,EPMA)定性分析合金表层的金属元素W、Ti、Co及轻元素C、N的分布规律,采用EPMA定量技术分析金属元素尤其是Co的复杂分布规律,并对其形成机制进行深入讨论。定性分析结果表明:脱β层内W元素的含量稍高于合金芯部的平均W含量;所有含Ti相均已完全脱除;脱β层不仅是缺立方相层,同时也是富Co层;脱β层中C元素的含量略有下降;N元素含量并不为零,某些区域甚至高于芯部。定量分析结果表明:脱β层中Ti元素含量基本为零,但在界面靠近芯部一侧Ti元素含量明显高于芯部的平均值;从合金表层至芯部依次存在低钴层、高钴层及贫钴层3个钴含量不同的区域。合金整个表层钴含量的复杂分布情况是由钴原子的空位扩散机制与液相迁移机制联合形成的。     

用于涂层的梯度硬质合金基体的制备方法与梯度形成机理

综述了目前国内外梯度硬质合金涂层基体的发展现状及其制备方法，对梯度硬质合金涂层基体的烧结过程热力学、梯度硬质合金涂层基体制备过程中重要的工艺参数以及梯度形成机理进行了详细讨论。     

真空渗碳制备双相梯度硬质合金的研究

介绍了采用真空渗碳来制备试样外层为无η相正常组织而芯部为η相、且粘结相钴呈成分梯度分布的双相硬质合金的方法,试验发现,在真空烧结后期引入甲烷与丙酮蒸气的混合气体进行摆式渗碳,是制备该类梯度硬质合金非常有效的方法。     

碳含量对脱β层硬质合金组织和性能的影响

本文通过一步烧结法制备了三种不同含碳量的WC-Ti(C,N)-(Ti,W)C-(Ta,Nb)C-Co脱β层硬质合金,通过扫描电镜(SEM),电子探针微区分析仪(EPMA)分析合金的微观组织和成分分布,以及测定维氏硬度HV30,断裂韧性KIC等性能指标,研究碳含量对其微观组织和物理力学性能的影响,研究结果表明:在三个合金的表层均形成了缺Ti,Ta,Nb的立方相,而富Co粘结相的脱β层。微量的C含量变化对合金的组织和性能产生重要的影响,合金的脱β层厚度和WC的平均晶粒度均随着C含量的增加而增大。随着碳含量的增加,维氏硬度HV30降低,断裂韧性KIC增加。     

Ti(C,N)含量和烧结温度对梯度硬质合金脱β层厚度的影响

以Ti(C,N)为N源,在脱氮气氛下烧结制备WC-TiC-Ti(C,N)-TaC-NbC-Co硬质合金,研究Ti(C,N)含量和烧结温度对脱β层厚度及合金微观组织与性能的影响。结果表明:随Ti(C,N)的质量分数从0.5%增加到1.5%,脱β层厚度持续增大。随烧结温度升高,脱β层厚度增大,增大的幅度随Ti(C,N)含量增加而增大。合金的密度、硬度和矫顽磁力不受Ti(C,N)含量的影响,但随烧结温度升高,合金的硬度降低、矫顽磁力变小、WC平均晶粒尺寸增大且直边化。脱β层中无明显的WC晶粒异常长大现象,脱β层厚度由Ti的扩散和N含量决定。     

梯度结构硬质合金制备技术的研究进展

随着现代化工业的迅猛发展,人们对硬质合金提出了越来越高的要求。梯度结构硬质合金利用成分或组织梯度实现性能梯度的变化,从而赋予合金整个工零件高硬度与高韧性,解决了传统硬质合金耐磨性能和韧性之间的矛盾。本文综述了目前国内外梯度结构硬质合金制备技术和工业应用的发展现状,简单介绍了不同制备技术的原理和特点,并预测了梯度结构硬质合金的发展前景。     

纳米稀土硬质合金原料粉末的制备及研究

采用高能球磨法制备出了用于生产纳米晶稀土硬质合金的原料粉末。通过XRD、SEM和DTA等分析检测手段，研究了该纳米WC—Co—RE粉末的结构、形貌和相的变化。结果表明：高能球磨45h，可获得晶粒尺寸约为8．45mm的WC—Co—RE粉末；微量稀土的加入，有利于粉末晶粒的细化；在25～45h范围内，随着高能球磨时间的延长，粉末晶粒尺寸的减小趋势符合直线变化规律，且掺稀土粉末的晶粒尺寸比未掺稀土粉末的晶粒尺寸减小一半；高能球磨25h，粉末中Co相的X射线衍射峰消失。高能球磨ⅥE—Co—RE粉末的DTA曲线在597℃出现了一个尖锐的放热峰。高能球磨WC—Co—RE粉末固结之后，所制得合金的晶粒细小且机械性能较好。     

超细、纳米晶硬质合金的原料制备研究

随着电子工业及汽车行业飞速发展,超细、纳米晶硬质合金需求量逐年上升。生产超细、纳米晶硬质合金的关键在于如何制备出性能优良的原料粉末和先进的合金烧结技术。本文侧重讨论采用对普通黄色氧化钨原料进行特殊的工艺处理,制备出粒度分布窄的超细、特细氧化钨产品,然后以此类产品为原料进行超细、纳米晶硬质合金的制备,并进行不同原料制备的合金性能对比。对比超细、纳米晶硬质合金性能,说明粒度细、分布窄的特细黄钨是更适合制备纳米晶硬质合金的原料。     

矿用WC-Co梯度硬质合金的制备及应用研究现状

概述了国内外矿用WC-Co梯度硬质合金的制备方法,包括渗碳法、熔体浸渗法、分层压形法(构造法)、局部涂覆晶粒抑制剂烧结法,介绍了这四种工艺的研究现状以及梯度合金的应用情况。分析了梯度硬质合金在矿用合金中推广应用的制约因素,并展望了WC-Co梯度硬质合金在地矿领域的应用前景及工业化生产面临的技术问题。     

正碳烧结法制备WC-Co梯度结构硬质合金的研究

概述了国内外梯度硬质合金的发展，介绍了采用正碳烧结工艺制备WC-Co梯度结构硬质合金的工艺方法和基本原理，列举了合金的实际应用，并展望了其应用开发前景。     

一步烧结法制备梯度结构硬质合金的工艺研究

从降低生产成本的角度考虑,尝试在真空炉中采用一步烧结法制备梯度结构硬质合金。实验研究了烧结工艺参数对合金显微结构及密度的影响,结果表明:梯度结构硬质合金样品表层的WC晶粒大于富钴层及芯部区域;随着烧结温度升高,样品表层WC晶粒变粗,梯度结构硬质合金密度先增加后降低;延长烧结时间会显著增加样品表层两相区的厚度。本实验所制备的硬质合金梯度层厚度可达1 168μm,烧结时间越长,样品密度越低。     

表层脱立方相梯度硬质合金及其切削应用研究进展

对表层脱立方相梯度硬质合金的研究成果进行了总结。系统地介绍了化学成分、原料粒度、烧结气氛对表层脱立方相梯度硬质合金微观组织、元素分布和性能的影响,概括了表层脱立方相梯度硬质合金作为涂层基体应用及后续涂层梯度硬质合金刀具切削加工应用,并指出研究表层脱立方相梯度硬质合金表面处理技术是挖掘其应用潜力的重要方向。     

梯度硬质合金的研制

采用正碳烧结工艺研制梯度硬质合金，合理选择配方中的缺碳量以及正碳烧结工艺参数时，可生产出表面硬度高、耐磨性好，内部强度高、韧性好的梯度硬质合金。实验中，钴含量相同的梯度硬质合金比钴相均匀硬质合金的抗弯强度和耐磨性分别提高了５．５％和２５．６％。     

梯度硬质合金渗碳前驱体的研究

采用贫碳配料的方法制备了η相均匀弥散分布的梯度硬质合金渗碳前驱基体，通过对渗碳基体显微组织的观察，研究了贫碳量对渗碳基体显微组织的影响。结果表明，对于不同贫碳量的基体，其组织结构都呈均匀分布的WC＋Co＋η的三相组织；η相的含量随贫碳量的增加而增加，η相的形成区域应该为合金中W弥散分布的区域，叩相的形成可看作是在含W的微区内进行原位生成；同时η相的含量及晶粒大小都随烧结温度的升高而增加，WC晶粒也同时随烧结温度的升高而出现长大。     

钴相梯度分布硬质合金的研究

研究了双相梯度硬质合金基体η相的生成及钴相梯度分布的组织特征，并分析了其生成机理。     

双相结构梯度硬质合金的研究现状

介绍了双相结构梯度硬质合金(DP合金)的性能与结构特点以及国内外研究现状,指出在我国开展DP合金研究,进行过程机理、强化机理和材料设计的基础理论研究是突破DP合金的工艺关键,生产出工艺可靠、质量稳定、成本合理的DP合金的重要途径。