原料粉末粒径匹配对放电等离子烧结制备的超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用亚微米WC粉和纳米Co粉以及亚微米WC粉和微米Co粉的混合粉末作为原料,利用放电等离子烧结(SPS)技术制备超细晶WC-10Co硬质合金.对比研究表明,以两种混合粉末为原料均获得了平均晶粒尺寸约为200 nm的超细硬质合金材料.其中,采用微米Co粉制备的材料的相对密度达到98.0%以上,硬度HRA达到94.5,断裂韧性达到13.50 MPa·m1/2,具有优良的综合性能;而采用纳米Co粉制备的硬质合金的组织均匀性和性能较差.根据SPS技术的烧结机理,对混合粉末的致密化机制进行了分析.     

超细Cr_3C_2粉末的制备

将CrO3溶解于有机溶液中,通过喷雾干燥制得非晶态含铬的粉末前驱体,将前驱体粉末真空还原/碳化后得到超细Cr3C2粉末。采用X射线衍射仪﹑扫描电镜对工艺过程进行分析,分析结果表明:前驱体为10μm～20μm非晶态球形粉末,在真空中当温度升高到400℃时,前驱体粉末开始分解,生成微晶Cr2O3。当温度升高到550℃时,微晶Cr2O3迅速长大,前驱体粉末全部转变为Cr2O3与游离C原子级别混合均匀的复合粉末;温度升高到1150℃时得到碳化完全的Cr3C2粉末,粉末的一次颗粒粒度为0.5μm左右。     

机械合金化Cu-Zr粉末的制备及特性研究

本文用高能球磨的方法制备铜锆合金化粉末,用XRD、TEM方法表征粉末的组织性能.结果表明:随球磨时间的延长,粉末逐渐细化,球磨60h其尺寸约0.1μm;随球磨时间的延长,晶格畸变越来越大,球磨60h,畸变率是0.271%;高能球磨形成了锆置换固溶于铜的过饱和固溶体和金属间化合物.     

超细钼铜复合粉末的制备工艺研究

钼铜合金是两种互不相溶的假合金,与钨铜合金相比,钼铜材料的密度较低,且其容易变形加工,被广泛用于航空航天、电力、电子等行业。研究了制备钼铜合金原料粉末——超细钼铜复合粉的制备工艺。用SEM和TEM的选区电子衍射图观察了不同球磨方式和不同球磨时间钼铜复合粉末的粒度和形貌。结果表明:①普通球磨、行星球磨无法得到结构和成分分布均匀的纳米合金粉,而高能球磨方式可以得到;②经过25h高能球磨可以得到结构和成分分布均匀,尺寸为30nm的合金粉末。     

钴-抑制剂超细复合粉末的制备

以氧化钻（Co3O4）、过渡金属氧化物（V2O5、Ta2O5、MoO3、TiO2）和碳粉（C）为原料，用真空直接还原碳化技术制备了应用于硬质合金的钻．抑制剂（Co-VC、Co-TaC、Co-Mo2C、Co-TiC）超细复合粉末。用XRD分析了不同反应温度和时间下生成物的相组成，用SEM观察了复合粉末的形貌。结果表明：直接还原碳化技术能使钻．抑制剂超细复合粉末在较低温度下合成，钻的添加能有效降低过渡金属氧化物的碳化温度。通过对比实验和热力学探讨了低温碳化的机理。     

高能球磨法制备超细镍粉的研究

采用粒度测试、SEM和XRD等分析手段,系统研究了球磨时间和过程控制剂对制备超细镍粉的影响.结果表明:随着球磨时间的延长,镍粉的粒度在初期减小较快,后期的减小趋于平缓;过程控制剂KH-570的加入能有效加快超细镍粉的细化,提高分散性能、片状化程度和表面的洁净度.加入过程控制剂KH-570,球磨36 h,能获得粒度为5.76 μm的高纯镍粉.     

超细WC-Co硬质合金的制备与性能研究

利用高能球磨法制备纳米级WC-Co混合粉末,采用脉冲电流烧结技术进行烧结。用能谱分析仪(EDX)对球磨后的粉末进行成分分析,用X射线衍射(XRD)对比分析球磨前后WC-Co混合粉末的衍射峰变化,用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的粉末及烧结材料进行了组织形貌观察,并测定了烧结试样的硬度。结果表明:随着球磨时间的延长,WC-Co纳米粉末的粒度逐渐变小,当球磨时间超过30h后获得了粒度为100nm以下的WC-Co纳米粉末。脉冲电流烧结后获得超细WC-Co硬质合金,与传统的WC-Co硬质合金相比,超细WC-Co硬质合金具有更高的硬度(HRA92.5～94)和耐磨性。另外通过实验获得了最佳的烧结工艺参数。     

机械合金化Cu-Cr粉末的制备及性质研究

采用机械合金化法制备铜铬粉末,研究了不同球磨时间对粉末颗粒结构、晶粒粒度、显微硬度和表面形貌的影响,用XRD、SEM方法表征Cu-15wt%Cr粉末在不同球磨时间下形成固溶体的结构和表面形貌.结果表明:高能球磨形成了铬固溶于铜的过饱和固溶体,随球磨时间的延长,晶粒逐渐细化,点阵畸变愈来愈大,球磨60h后,粉末呈近球形,畸变率为0.271%,显微硬度为349.18HV.     

高能球磨制备纳米WC-Co复合粉末及其SPS烧结

本文采用高能球磨法制备纳米结构WC-Co粉末,并采用放电等离子体烧结方法(SPS)对该纳米粉末进行致密化。使用X射线衍射、SEM等手段分析了高能球磨对WC-Co复合粉末中WC晶粒尺寸和粒度的影响。发现经过90h左右的高能球磨,WC-Co的粉末粒度可以达到300nm左右,而WC的晶粒尺寸可以细化到8nm左右。经过SPS烧结后,合金中的WC相的晶粒尺寸可以保持在300nm左右,而Co多以fcc结构出现。     

盐酸浸出机械活化和碳热还原钛铁矿制备纳米二氧化钛

采用一个新工艺来处理天然钛铁矿并制备高品位的人造金红石纳米颗粒.该工艺主要包括球磨、碳热还原和盐酸浸出步骤.天然钛铁矿通过球磨处理后,颗粒尺寸会大幅度减小;后续的碳热还原会导致高钛渣的形成.在盐酸浸出工序中,重点考察了酸浸时间、温度和酸的浓度对浸出过程的影响.通过优化工艺条件,最后所得到的产品为纯度超过98.0％、颗粒尺寸为10～200nm的TiO2纳米颗粒.     

超细WC-Co硬质合金复合粉末的研究进展

超细硬质合金因其高强度、高硬度、高耐磨性等优良性能满足了现代工业的发展,而制备超细WC-Co硬质合金关键技术之一在于原料粉末的制备。近年来,研究人员开发了多种超细WC-Co复合粉末的制备技术,有利于制备出具有超细结构的WC-Co合金材料。本文介绍、归纳了目前国内外直接还原碳化法、化学沉淀法、机械合金化法、喷雾转化法的制备超细WC-Co复合粉末工艺及研究成果,其中喷雾干燥法和直接还原碳化法已在硬质合金行业中实现部分产业化,具有诱人的应用前景。     

Abrasion of ultrafine WC-Co by fine abrasive particles

Abrasive wear of a series of WC-（5%-14%, mass fraction）Co hardmetals was investigated employing coarse and fine SiC abrasive under two-body dry abrasion conditions with pin-on-disc and edge-on-disc test arrangements. Unexpectedly, it is found that submicron grades demonstrate substantially higher wear rates comparing with the coarse grades if fine abrasive is utilized in pin-on-disc tests. Such a behavior is attributed to changes in a ratio of abrasive size to size of hard phase as finer abrasive is used. The edge-on-disc test demonstrates that edge wear may be described in two stages with the highest wear rates at the beginning stage. This behavior is associated with a transition of wear mechanisms as edge is wider due to wear. Compared with the ultrafine grades of the same Co content, the coarse grades demonstrate higher wear rates at the beginning, but lower wear rates at the final stage. Wear rates and mechanisms observed at final stage correlate well to the results observed for pin-on-disc tests employing fine abrasive.     

Revealing true porosity in WC-Co thermal spray coatings

The principles underlying composite material behavior during metallographic preparation of coating cross-sections are generally not well understood. This study of the effect of extended fine polishing on apparent porosity shows that adequate polishing times, using a fine abrasive (3 μm) and low force, are required to remove prior deformation in the section surface and to reveal the true porosity of the underlying composite material. Insufficient polishing times can result in considerable underestimation of porosity. A model is described which proposes that the deformation induced in the material during grinding and polishing, even at low applied force, results in smearing of material into voids that exist in the plane of the section.     

超音速火焰喷涂碳化钨-钴涂层磨粒磨损行为

采用超音速火焰喷涂工艺在16Mn钢上制备了WC-12Co涂层,并测试了该涂层的力学性能特别是其抗磨粒磨损性能。结果表明:WC-12Co涂层的主相为碳化钨,显微硬度为(1341.0±134.3)HV,孔隙率为0.21%±0.04%。该涂层的磨损率随着磨粒硬度、磨粒粒度和加载载荷的增加而增加。当磨粒的硬度低于涂层硬度时,涂层的磨损机制以磨耗磨损为主,磨损率低;当磨粒的硬度超过涂层的硬度时,涂层的磨损以微切削为主,磨损率高。另外,WC-12Co涂层的耐磨性相对于16Mn钢也是随着磨粒的硬度变化而变化。     

VC添加量对纳米晶硬质合金的制备及性能影响

以钨钴氧化物、炭黑和VC为原料,采用原位还原碳化法制备WC-Co复合粉末,将复合粉末进行放电等离子烧结致密化制备WC-Co硬质合金块体材料。研究了不同VC添加量的复合粉末和块体材料的相组成、显微组织和性能,结果表明:VC的添加量对复合粉末的相组成、合金的晶粒尺寸和性能具有重要的影响,原料中添加2.0%VC(质量分数)时可获得平均晶粒尺寸为101 nm,相组成仅为WC和Co且具有高硬度和良好韧性的硬质合金块体材料。     

喷涂工艺对低能等离子喷涂WC-Co的涂层硬度与微观结构的影响

采用低能等离子喷涂技术，在不锈钢基体上制备WC-12％Co涂层。粉末被气体送到喷嘴内、阴极与阳极之间的区域，喷涂功率为3．9～9．1kW。利用XRD和SEM分析技术，对涂层的微观结构和相组成进行分析，研究喷涂功率对涂层硬度的影响。结果表明：在功率3．9kW时制备的涂层主要由WC相组成；喷涂功率在5-9kW时，涂层中开始出现W2C；在功率6．5kW时，涂层硬度最高为1500HV，喷涂功率超过6．5kW时，由于涂层中出现α-W2C，涂层的硬度降低。这表明低能等离子炬可以制备高性能的WC-Co涂层。     

Study on the diamond/ultrafine WC-Co cermets interface formed in a SPS consolidated composite

Nanocrystalline WC-Co composite powder and coated tungsten diamond by using vacuum vapor deposition were consolidated by the spark plasma sintering （SPS） process to prepare diamond-enhanced WC-Co cemented carbide composite materials. The interface microstructures between coated tungsten diamond and WC-Co cemented carbide matrix were investigated by scanning electron microscopy （SEM） and energy dispersive X-ray spectroscopy （EDXS）. The results showed that there is a transitional layer between the diamond and the matrix, in which the carbon content is 62.97wt.%, and the content of cobalt in the transitional zone is 6.19wt.%; the content of cobalt in the WC-Co cemented carbide matrix is 6.07wt.%, in which the carbon content is 15.95wt.%, and the content of cobalt on the surface of diamond is 7.30wt.%, in which the carbon content is 80.38wt.%. The transitional zone prevents the carbon atom of the diamond from spreading to the matrix, in which the carbon content does coincide with the theoretical value of the raw nanocomposite powders, and the carbon content forms a graded distribution among the matrix, transitional zone, and the surface of diamond; after the 1280℃ SPS consolidated process the diamond still maintains a very good crystal shape, the coated tungsten on the surface of the diamond improves thermal stability of the diamond and increases the bonding strength of the interface between the diamond and the matrix.     

超细WC-Co复合粉制备及快速烧结技术研究进展

超细WC-Co复合粉是制备高性能超细/纳米晶硬质合金的重要原料之一,近年来发展了多种复合粉的制备技术。本文综述了其中的喷雾转换工艺法、化学沉淀法、原位还原碳化法、化学气相反应合成法和机械合金化法的研究和应用状况。同时简要介绍了一些新型的快速烧结技术的原理,以及这些新型的快速烧结技术制备的超细/纳米晶硬质合金上的研究进展,并对快速烧结技术在硬质合金领域发展前景进行了分析。     

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%。