超粗晶WC-Co硬质合金的研究现状

超粗晶硬质合金是一类性能优异的新型合金,广泛用于采矿、凿岩、轧辊等领域,应用前景广阔。化学包覆法和纳米粉末溶解法是超粗晶WC-Co硬质合金制备的主要方法,介绍了超粗硬质合金原料WC颗粒平均粒度选择的动力学理论,碳含量对超粗合金中WC晶粒生长粗化的影响以及通过引入其它元素强化粘结相以提高合金寿命的探索结果。此外,分析了以合金硬度为常数时,晶粒尺寸与合金性能的关系,指出在保持合金硬度不变时,通过增大WC晶粒尺寸来提高合金的耐磨性和韧性是可行的。最后,展望了超粗晶合金的发展方向。     

球磨时间对粗晶硬质合金性能的影响

通过对粗晶合金性能的检测和金相组织的观察,研究了球磨时间对粗晶粒硬质合金性能的影响。结果表明,球磨时间对粗晶粒硬质合金性能和组织结构有明显的影响;通过控制适当的球磨时间,可得到兼有高硬度和高韧性的粗晶合金。     

WC-10%Co细晶硬质合金晶粒夹粗的模拟研究

在细晶硬质合金原料粉末中添加少量4μm和11μm的WC粉末模拟合金中的晶粒一般夹粗和异常长大,研究粗晶WC含量及尺寸对WC-10%Co细晶硬质合金组织与性能的影响。结果表明:添加2%～8%的4μmWC粉末的合金,合金中的粗晶WC零星分布,粗晶尺寸约4～10μm,粗晶面积分数约0.29%～1.42%;添加2%～8%的11μmWC粉末的合金,合金中的夹粗现象非常明显,粗晶WC大于10μm,粗晶面积分数约0.99%～5.03%,呈现较明显的双峰组织。粗晶WC的粒度和含量影响WC-10%Co细晶硬质合金的性能,当参比原料粉末中添加相同规格的WC粉末时,随着添加量的增加,磁力、硬度、横向断裂强度、抗压强度逐渐下降,断裂韧性逐渐增加。添加2%的4μmWC粉末的WC-10%Co细晶合金,粗晶WC尺寸小于10μm且均匀分布,每平方毫米粗晶个数约为438,粗晶面积分数为0.29%,综合性能可达到未含夹粗WC合金的性能。     

硬质合金高温处理回收工艺研究

通过对硬质合金高温处理工艺的研究 ,获得了 WC晶形完整、晶粒粗大的可用于制取粗晶硬质合金的合金粉末。利用高温处理回收物料制取的粗晶硬质合金 ,其性能和使用效果可达到甚至超过正常的粗晶硬质合金。     

碳含量对WC-6%Ni细晶硬质合金组织结构及性能的影响

本文通过配制WC碳含量在6.00%至6.15%范围的WC-6%Ni细晶硬质合金,采用光学金相、X射线衍射、SEM等分析方法,对比研究了不同碳含量对WC-6%Ni细晶硬质合金组织结构及性能的影响。结果表明:WC碳含量为6.00%时,合金出现脱碳现象;在两相区范围内,随着WC碳含量的增加,合金出现晶粒长大现象,且粗大晶粒数量逐渐增多;合金硬度和密度随WC碳含量的增加逐渐降低;随着WC碳含量的增加,合金的抗弯强度呈现出先升高然后降低的趋势,并在WC碳含量为6.09%时出现最大值(2 360 MPa);合金断裂韧性随WC碳含量的增加而增加。     

中粗WC含量对Ni-Co粗晶硬质合金微观组织及性能的影响

研究了中粗WC含量对Ni-Co粗晶硬质合金微观组织与晶粒分布的影响,进而讨论了晶粒分布对硬质合金力学性能的影响。通过金相分析了中粗WC含量对硬质合金晶粒度与邻接度的影响,并利用截线法研究了微观组织的晶粒的分布规律;研究了晶粒度与晶粒分布对磁力、密度及其它力学性能的影响。结果显示,中粗WC晶粒可均匀分布在粗晶WC周围阻碍粗晶与粘结相接触,抑制了粗晶粒的快速粗化,降低了合金平均晶粒度与平均自由程,使晶粒分布逐渐转变为双峰分布;在压力烧结下所有合金的相对密度均在99.5%以上,通过对矫顽磁力的测试分析,验证了微观组织中晶粒双峰分布的准确性;平均晶粒度的降低使合金硬度逐渐增加、断裂韧性逐渐降低;微观组织中超粗晶粒逐渐减少,有利于硬质合金抗弯强度与耐磨性的提高。在Ni-Co粗晶硬质合金中加入部分中粗WC颗粒有利于减少晶粒粗化进而提高耐磨性,加入30%中粗WC颗粒时综合性能最好。     

碳含量对WC-Co硬质合金显微组织的影响及其控制

在硬质合金生产中,碳是影响硬质合金性能的关键因素,富碳时合金易出现游离石墨,缺碳时则易出现η相,这两种组织都会对合金的性能产生不利的影响,但即使合金处于正常组织,碳含量对性能也有很大的影响。文章对WC-Co硬质合金两相区的宽度、碳含量对其显微组织的影响以及在制备过程中如何控制碳含量进行了阐述。     

碳含量对铁镍代钴硬质合金组织和性能的影响

通过配制不同碳含量的WC+TiC+Ni+Fe硬质合金,采用光学金相、X射线衍射等分析方法,对比研究了铁镍代钴硬质合金中出现正常组织的碳含量范围以及碳含量变化对硬质合金组织和性能的影响。结果表明:合金中碳的质量分数在5.83%～5.99%范围内出现正常组织;在碳含量研究范围内,合金密度和硬度随碳含量的增加而降低,合金抗弯强度随碳含量的增加,呈现先升高再降低的趋势,在碳含量为5.91%时出现最大值。     

固体渗碳制备粗晶功能梯度硬质合金及其组织与性能研究

粗晶硬质合金由于高导热率、高强度及耐冲击等性能而被广泛应用于采掘钻探等。本文通过固体渗碳制备粗晶功能梯度硬质合金,研究制备粗晶功能梯度硬质合金的不同渗碳参数,探索渗碳工艺与合金显微组织及力学性能的关系。研究发现,在不同的渗碳温度下,粗晶硬质合金渗碳效率均较低,梯度层形成缓慢;低于1 440℃,渗碳反应及扩散较慢,难以制备获得功能梯度硬质合金。超过1 450℃,可以通过固体渗碳获得功能梯度硬质合金。当温度达到1 450℃后,继续提高温度对合金梯度层的形成影响不大;而延长时间却可以使其渗碳反应得到充分进行,梯度层提高明显。同时,稀土Y_2O_3在粗晶功能梯度硬质合金中对梯度层形成、晶粒抑制作用及其力学性能的影响均较为有限;随渗碳温度升高,其添加效果减弱。     

低压烧结温度对YG15粗晶硬质合金性能的影响

采用低压烧结方法制备YG15粗晶硬质合金,研究了烧结温度对硬质合金组织和性能的影响,采用扫描电子显微镜观察硬质合金显微组织,固体密度测量组件测试合金致密度,采用洛氏硬度计、万能试验机、矫顽磁力计分别测试合金的洛氏硬度、抗弯强度和矫顽磁力。对不同烧结温度下的性能比较分析得出:YG15粗晶硬质合金的孔隙度A02B00C00,硬度86.0~88.1 HRA,抗弯强度3 018~3 426 MPa,矫顽磁力5.45~6.20 k A/m,1 360、1 375℃低压烧结时,合金的密度、硬度和抗弯强度都较高,而1 390、1 400℃低压烧结时性能下降,1 375℃是YG15粗晶硬质合金的最佳烧结温度。     

粗晶硬质合金的研究进展

随着粗晶硬质合金的应用越来越广泛,对粗晶硬质合金的相关机理以及制备方法的研究越来越受到重视。本文概述了粗晶硬质合金在使用过程中的裂纹扩展应力松弛、WC塑性变形增强、钴相平均自由程增加、抗热效应增强等几种强化机理,综合分析了国内外在粗晶硬质合金制备技术方面的研究现状,重点介绍了轻度球磨法、钴相包裹法、纳米粉末溶解-再沉淀法等混合料制备方法和烧结工艺方面的研究进展。提出了粗晶硬质合金的研究及发展方向--研究评估粗晶硬质合金性能的指标体系以及开发先进的制备工艺。     

国内外矿用高耐磨、高韧性硬质合金新技术

近年来随着国内国外采掘业的快速发展,对硬质合金材料也提出了越来越高的要求,而耐磨性和韧性在传统的同一硬质合金中却是一对此消彼长的矛盾体。本文着重列举了超细及纳米晶粒硬质合金、双粘结相结构硬质合金、双晶结构硬质合金、"高温粉末"基硬质合金、功能梯度结构硬质合金以及低钴粗晶硬质合金共六种近年来国内外实现高耐磨性与高韧性协调统一的硬质合金新技术,归纳和比较了各技术的制备工艺、技术原理、材料性能和发展状况。探讨了晶粒大小、微观结构以及所选原料性能等引起硬质合金硬度、耐磨性、强度、韧性等宏观力学性能的变化,分析了各主要因素的影响趋势,以及各种技术需要解决的问题,以期对我国发展新型硬质合金提供有益参考。     

钴粉粒度对超细硬质合金性能的影响

目前在硬质合金领域,钴粉是硬质合金最佳的粘结剂,钴粉性能对合金性能有一定的影响,但研究钴粉性能对硬质合金性能及结构影响的论文较少。实验选取了从0.78～4.61μm不同粒度级别的钴粉,按YF06合金牌号配料,从压坯压力、压坯中钴粉分布以及合金的物理性能和金相组织结构等方面探讨了钴粉粒度对超细硬质合金性能及结构的影响。结果表明:随着钴粉粒度增粗,压坯的压制压力增大,但钴粉粒度对超细混合料压坯中的整体钴分布影响不明显;粒度1.0～1.5μm钴粉比其他粒度级别的钴粉制备的超细硬质合金的整体物理性能更佳;钴粉粒度对超细硬质合金的组织结构也有一定的影响,大于3μm的粗钴粉容易造成超细合金中出现钴池,钴粉太细有则可能造成钴相分布不均。     

粗晶废合金制取细晶粒合金的技术研究

介绍了一种利用粗晶废残硬质合金为原料,制备细晶粒硬质合金的工艺技术方法。对粗晶废残硬质合金晶的加热处理过程中的影响因素(温度、气氛、加热时间)进行了深入研究,探讨了加热处理、破碎研磨、还原、碳化等工艺对合金晶粒细化作用的影响。     

两步碳化制备纳米WC粉末及其合金性能

研究了两步碳化工艺对氢还原/碳化制备的纳米WC粉末及其WC-Co合金性能的影响。结果表明,WC粉末的晶粒聚集和异常粗大颗粒主要是由于碳化初期钨颗粒因烧结合并增粗,而钨粉碳化不完全主要是由于碳化后期的温度偏低,利用先低温碳化后高温碳化的两步碳化工艺不仅能够有效抑制纳米颗粒烧结合并增粗,而且可以使钨粉充分碳化,得到颗粒细小、均匀,W2C含量极少的WC粉末;采用1120℃碳化加1180℃碳化的两步碳化工艺制备出的138 nm的WC粉末,W2C含量少于0.5%(质量分数),以其为原料制备的WC-Co烧结体显微组织结构均匀,为超细晶硬质合金,综合性能优良,洛氏硬度HRA高达93.7,抗弯强度高达4380 MPa。     

盾构机盘型滚刀刀圈关键材料设计与试制

通过对盾构机盘型滚刀工况条件的分析,提出了刀圈材料和硬质合金镶齿的设计思路,并进行了试制。结果表明,以H13为基础,适当提高碳含量,采用电炉熔炼加电渣重熔的方法和后继合理的热处理工艺,制备的钢圈微观组织结构为细小的回火马氏体加小颗粒碳化物,具有良好的耐磨性和抗冲击韧性;以结晶完整的粗晶WC制备的全致密包覆型WC—Co复合粉为原料,可生产出晶粒完整、组织均匀,具有良好冲击韧性和耐磨性的超粗或特粗晶硬质合金,可以满足刀圈合金齿的要求。     

硬质合金复合材料

一种由硬质合金基体和硬质合金粒子制成的硬质合金复合材料。硬质合金表面均匀地分布一层高于基体硬度的粒子,这种复合材料具有表面高耐磨性,中心高韧性的特点。     

氢气脱蜡工艺与原料WC碳量的选择

将不同碳含量碳化钨配制的钴含量为11%左右的硬质合金石蜡混合料压制成压坯,将压坯置于一体化ZKL-16氢气脱蜡真空烧结炉和真空脱蜡真空烧结炉中,采用氢气、氮气、真空三种脱蜡方式分别进行脱蜡后真空烧结,烧结后的合金进行检测分析,比较发现采用氢气脱蜡真空烧结工艺可采用饱和碳化钨。在氢气脱蜡工艺下,研究了各工艺参数对脱蜡效果的影响,以确定氢气脱蜡条件下矿用硬质合金原料WC碳量的选择。结果表明,采用饱和碳含量6.13%的WC作为原料,经氢气脱蜡真空烧结,可生产出合格的硬质合金。     

WC-Co超细硬质合金微观结构对其性能的影响

介绍硬质合金微观结构对硬度、强度影响的相关研究进展,探讨孔隙率、碳含量、晶粒大小、粘结相以及界面性质等微观结构因素差异引起硬质合金的宏观力学性能的变化,探索高性能超细WC-Co硬质合金的制备技术的研究进展和发展趋势。