Cr_3C_2添加量对WC-12%Co超细硬质合金组织和性能的影响

为制备具有超高强度的硬质合金,以Cr_3C_2为抑制剂,使用超细WC粉末,配置不同Cr_3C_2含量的WC-12%Co混合料,以酒精为介质行星球磨48 h,干燥后压制成45 mm×6.5 mm×6.5 mm的试样,然后在低压烧结炉中1 430℃烧结成型。采用SEM、XRD、万能材料试验机、自动钴磁仪等研究了Cr_3C_2添加量对WC-12%Co超细硬质合金组织和性能的影响。结果表明:随着Cr_3C_2含量的增加,WC-12%Co合金平均晶粒尺寸减小,合金孔隙率增加且孔隙尺寸增大,硬度提高,比饱和磁化强度减小,矫顽磁力增大;合金抗弯强度提高。当Cr_3C_2添加量为0.6%时,合金抗弯强度达到4.3 GPa,继续添加Cr_3C_2,合金中出现缺碳相,抗弯强度急剧降低。     

工艺条件对WC-12%Co超细硬质合金性能的影响

采用不同粒度的WC粉,加入VC、Cr3C2做抑制剂,制备WC-12%Co超细硬质合金。采用D60-25型钴磁仪测量合金磁饱和,利用排水法测定合金密度,采用三点弯曲法在CMT4504拉伸机上检测合金的抗弯强度,试样抛光后在JEOL-6701F扫描电镜下观察合金的显微组织。研究了不同的WC粉末粒度、球磨时间、烧结工艺对WC-12%Co的超细硬质合金性能的影响。结果表明:过压烧结可明显提高合金抗弯强度、硬度和密度;随着球磨时间的增加,合金硬度不断上升,抗弯强度先增后减;采用0.55μm粒度WC粉制备的合金的硬度明显高于0.70μm粒度WC粉制备的合金。在本次实验中,选用0.55μm的WC粉末原料,混合料球磨85 h,通过过压烧结,可制备出性能优良的WC-12%Co超细硬质合金,硬度HV≥1 800,抗弯强度≥3 400 N/mm2。     

WC—8％Co硬质合金注射成形工艺研究

研究了WC-8%Co硬质合金的粉末注射成形工艺,考查了不同气氛和脱脂方法对脱脂坯碳含量的影响及烧结温度、保温时间对合金强度的影响,以及固体粉末装载量对产品尺寸精度及保形性的影响。结果表明:溶剂脱脂+75%N2/25%H2混合气体热脱脂工艺,不仅能大幅度提高脱脂速率,而且有利于合金碳含量的控制。提高试样固体粉末装载率有利于提高制品密度和尺寸精度。在1460℃烧结,保温2h,PIM硬质合金试样的抗弯强度、硬度、密度分别达到2480MPa,HRA900MPa,和14.72g.cm-3;烧结后制品保形性良好,尺寸偏差为±0.02mm;断口检查和金相检验没有发现任何明显缺陷,合金组织均匀;平均晶粒度为2μm,孔隙度为A02B00,无石墨夹杂和η相出现。     

WC碳量对高钴硬质合金性能与硬质相晶粒度的影响

本文通过选用碳含量不同的WC原料配制成4组WC-22%Co高钴硬质合金,采用物理性能检测、光学金相等分析方法,对比研究了不同碳含量WC对WC-22%Co高钴硬质合金烧结后的性能和硬质相粒度的影响。结果表明:在所有方案中,原料WC中碳质量分数为5.97%时,合金抗弯强度最高,达到2 590 MPa,但合金金相组织不均匀,粗大WC晶粒数量较多,WC粒度分布最宽;随着原料WC碳含量的增加,合金金相组织趋于均匀化,粗大晶粒数量逐渐减少且WC晶粒粒径离差系数同步减小,并在WC碳质量分数为6.14%时WC晶粒粒径离差系数出现最小值,为0.475 7。     

烧结工艺对超细WC-6%Co-0.6%(VC/Cr_3C_2/TaC)硬质合金性能的影响

硬质合金的性能随烧结工艺的不同而会发生变化,本文在1 380℃,经真空烧结和压力烧结(4 MPa)制备超细WC-6%Co-0.6%(VC/Cr3C2/TaC)(质量分数)硬质合金,分别采用SEM分析、XRD检测、钴磁检测、矫顽磁力检测、洛氏硬度检测、抗弯强度检测等方法,对比研究了真空烧结和压力烧结对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:与真空烧结相比,压力烧结提高了合金的相对密度,降低了孔隙度,从而提高了合金的综合性能。本次实验中,压力烧结条件下制备的合金相对密度为99.4%,孔隙度为A02B00,硬度为93.8 HRA,TRS为1 830 MPa。     

原料总碳含量对WC-15%Co-1.1%Cr_3C_2硬质合金性能的影响

本文以WC-15%Co-1.1%Cr_3C_2(质量分数,下同)硬质合金为研究对象,通过抗弯强度、硬度、密度、钴磁、矫顽磁力、电化学极化曲线测试以及扫描电镜观察,研究了采用不同总碳含量原料制备的硬质合金的力学性能及其在中性、碱性溶液中的腐蚀行为。结果表明:WC-15%Co-1.1%Cr_3C_2硬质合金的矫顽磁力、硬度、密度均随碳含量的增加而减小;合金的钴磁随碳含量的增加而增大;合金抗弯强度随碳含量的升高先增加后下降,在碳含量为5.27%、相对磁饱和为80%左右时抗弯强度最大,可达3 650 MPa。在pH=7的Na_2SO_4溶液中,WC-15%Co-1.1%Cr_3C_2硬质合金主要发生粘结相Co的选择性溶解,碳含量越低,腐蚀电位越高,耐腐蚀性越好。在pH=9～10的碱性磨削液中,碳含量的变化对WC-15%Co-1.1%Cr_3C_2合金的腐蚀行为没有明显影响。     

(W,Ti)C的添加对WC-8%Co合金组织和性能的影响

采用粉末冶金的方法制备了不同Ti含量的WC-8%Co硬质合金。研究Ti含量对WC-8%Co硬质合金组织和性能的影响。采用金相显微镜与扫描电镜对合金的微观结构进行分析,并测量合金的物理机械性能。结果表明:随着Ti含量的增加,WC-8%Co合金的密度随之降低,硬度随之增加,矫顽磁力先增加后降低。与添加了(W,Ti)C的WC-8%Co合金相比,未添加(W,Ti)C的WC-8%Co合金具有高的冲击韧性与抗弯强度(50.5 kJ/m~2及3050 MPa)。当Ti含量为0.1%时,合金的冲击韧性与抗弯强度急剧降低,达到0.2%时,明显回升再增加,又有所降低。     

稀土Y_2O_3对WC-6%Co超细硬质合金组织及性能的影响

本文研究了在复合抑制剂(Cr3C2/VC/TaC)组成及含量不变的基础上,添加不同量Y2O3对WC-6%Co超细硬质合金的组织结构、磁性能及力学性能的影响。通过XRD以及性能测试,研究发现:在WC-6%Co超细硬质合金中添加Y2O3,能起到细化晶粒的效果,当添加0.2%Y2O3时,合金的晶粒最细,致密度最好,WC晶粒分布均匀;Y2O3会影响WC-6%Co超细硬质合金的磁性能,随着Y2O3含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低,Y2O3能有效的改善合金的机械性能,特别是其抗弯强度。结果表明,当抑制剂配方为0.8%(Cr3C2/VC/TaC)+0.2%Y2O3时,制备的WC-6%Co超细硬质合金的机械性能具有最佳值,硬度达到94.1 HRA,抗弯强度1 770 MPa。     

基于钴、碳迁移动力的梯度硬质合金制备与材料特性研究

功能梯度硬质合金(FG WC-Co)与WC-Co相比能够提供优异的硬度和断裂韧性组合。基于液相Co从高Co含量向低Co含量、从高C含量向低C含量迁移的钴、碳迁移动力,本文设计了富碳高钴的WC-15%Co和贫碳低钴的WC-6%Co双层样品。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了双层硬质合金的微观结构与力学性能。结果表明双层样品中Co相从富碳高钴层向贫碳低钴层迁移形成梯度结构,并且两层间C含量差别越小,Co浓度梯度越大;高钴层中WC晶粒尺寸比低钴层的大,并且两层间C含量差别越小,WC晶粒尺寸差别越大;随着两层间C含量差别减小,矫顽磁力(Hc)减小,钴磁(Com)增加;硬度从1 260 HV至1 408 HV逐渐升高,从WC-15%Co面加压测的抗弯强度2 612 MPa高于从WC-6%Co面加压测的抗弯强度2 388 MPa。     

添加微量Y_2O_3对WC-8%Ni合金微观组织与性能的影响

采用冷等静压与真空烧结工艺制备硬质合金试样,利用排水法、SEM、EDS、三点弯曲法等研究了添加微量Y2O3对WC-8%Ni合金微观组织与性能的影响。结果表明,添加微量Y2O3可以降低WC-8%Ni合金的烧结温度及孔隙度,WC-8%Ni合金的真空烧结温度在1510℃左右,而WC-8%Ni-Y2O3的真空烧结温度为1480℃左右;添加的Y2O3弥散分布于粘结相,起到弥散强化的作用,提高了合金的抗弯强度。     

微量Ti元素的添加对中颗粒WC-8%Co硬质合金微观结构及机械性能的影响

以中颗粒原生WC粉、含有微量Ti元素的电解WC粉末及Co粉为原料,采用粉末冶金的方法分别制备原生WC-8%Co合金及电解WC-8%Co。在原生WC-8%Co中分别添加不同含量的Ti元素来探讨该元素对WC-8%Co合金微观结构与机械性能的影响,其中Ti元素以TiC的形式加入。测量合金的矫顽磁力、密度、硬度、抗弯强度及冲击韧性,使用金相显微镜、扫描电镜及X射线能谱仪对合金的微观结构进行分析。结果表明:电解WC-8%Co的抗弯强度与冲击韧性明显低于原生WC-8%Co合金。添加了微量TiC的所有WC-8%Co合金的硬度均大于原生WC-8%Co合金的硬度,且随着Ti含量的增加,合金的强度与冲击韧性呈现先降低后增加再降低的趋势。在电解WC-8%Co合金及添加TiC的合金中明显发现了第三相,随着TiC含量的增加,合金中的第三相由粗大状逐渐变成较小的近环状,第三相分布更均匀。     

添加VC与Cr_3C_2对超细晶硬质合金烧结过程的影响

系统研究晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2对WC-8%Co超细晶硬质合金烧结过程中收缩率、相变温度和晶粒长大的影响。研究表明,WC-8%Co超细晶硬质合金的烧结收缩和致密化过程主要发生在固相烧结阶段,在液相出现前,合金的致密化程度已达到95%。晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2的加入,显著降低了超细晶硬质合金烧结过程中液相出现的温度,且不同程度地阻碍了WC-8%Co超细晶硬质合金烧结过程中致密化的进程和速度。与未加入晶粒长大抑制剂的合金相比,其致密化的进程大约延迟80℃。     

硬质合金注射成形脱脂过程中的碳含量控制

研究了不同脱脂气氛 (不同比例N2 与H2 的混合气体 )和脱脂方法 (热脱脂、溶剂脱脂 热脱脂、冷凝蒸汽脱脂 热脱脂 )对PIM硬质合金脱脂坯及合金碳含量的影响。结果表明 :N2 热脱脂粘结剂容易以炭黑的形式残留在脱脂坯中 ,造成合金增碳 ;H2 热脱脂导致合金脱碳 ;75 %N2 2 5 %H2 (体积分数 )混合气体热脱脂既能有效地脱除粘结剂 ,又能保证合金碳含量相对稳定 ;溶剂脱脂和冷凝溶剂脱脂能显著缩短脱脂时间 ,而且由于高温保持时间短 ,在后续热脱脂过程中采用H2 作保护气也可获得满意的碳含量 ,说明该方法对工艺条件的适应性强。通过调整热脱脂高温保持时间 ,可在一定范围内对脱脂坯的碳含量进行调整 ,说明过程的可调控性好。与溶剂脱脂相比 ,冷凝蒸气脱脂粘结剂脱除率更高 ,脱脂坯有较高的强度 ,有效地防止了脱脂坯软化变形的现象。     

板状WC晶种加入对硬质合金性能的影响

通过加入板状WC晶种制备含板状WC晶粒的WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金,研究了加入板状WC晶种对两种硬质合金显微组织和性能的影响。结果表明,加入板状WC晶种后硬质合金中的WC晶粒具有明显的板状特征,WC-20%Co中的板状WC晶粒比WC-10%Co多且尺寸大。少量晶种的加入对WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金密度基本无影响,但两者的硬度和抗弯强度都有所增加,特别是抗弯强度分别提高了12%和11%。     

纳米复合WC-6Co粉末的快速烧结

以液相复合-连续还原碳化方法制备的纳米复合WC-6Co粉末为原料，采用放电等离子烧结（SPS），制取了超细硬质合金。利用扫描电镜、维氏硬度仪、洛氏硬度仪、密度测试仪、MTS陶瓷测试系统等，观察烧结体显微结构，测试其硬度、密度、断裂强度、矫顽磁力、磁饱和度。结果表明采用放电等离子烧结获得的烧结体的硬度HVl≥19500MPa，断裂强度TRS≥2800MPa，平均晶粒度150nm～300nm。制备了高强度、高硬度的超细WC-6Co硬质合金。     

含VC的WC-10%Ni硬质合金无磁机理研究

在 WC- 10 % Ni合金中添加适量 VC会使合金在两相区高碳的情况下 ,从有磁性转变为无磁性。本文探讨了 VC使 WC- 10 % Ni硬质合金磁性转变的机理