TaC含量对板状WC晶粒硬质合金显微组织和力学性能的影响

本文以真空烧结法制备了显微组织中含有板状WC晶粒的WC-TaC-Co硬质合金，通过DSC、XRD、SEM、EDS等手段研究了TaC添加量对板状WC晶粒硬质合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明：随着TaC添加量的增加，WC硬质相平均晶粒尺寸先下降再增大，WC硬质相晶粒的平均长厚比先略有上升再减小。随着TaC添加量的增加，抗弯强度下降，硬度、断裂韧性先增加后下降。当TaC添加量为0.5%时，硬质合金具有较优的综合力学性能，其抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为：2 617 MPa、91.5HRA、15.4 MPa·m^1/2。     

不同细WC添加量对板状硬质合金显微组织和力学性能各向异性的影响

本文以真空烧结法制备了显微组织中含有板状粗WC晶粒的WC-Co硬质合金。用三点弯曲法、洛氏硬度计、压痕法分别测得试样的抗弯强度、硬度和断裂韧性,并通过XRD,SEM等手段研究不同细WC添加量对板状硬质合金显微组织及力学性能各向异性的影响。结果表明:随着细WC添加量的增加,板状硬质合金中板状粗WC晶粒定向排列程度越弱,板状硬质合金在垂直于压制方向和平行于压制方向的显微组织差异逐渐减小;当细WC的添加量为35%(质量分数,下同)和45%时,硬质合金中板状粗WC晶粒基本是随机分布,不同方向上的显微组织差异较小。随着细WC添加量增加,硬质合金垂直于压制方向和平行于压制方向上的强度和硬度增加,断裂韧性下降,并且两个方向上的力学性能差异逐渐减小;当细WC的添加量为35%和45%时,两个面上的力学性能基本一致;当细WC的添加量为35%时,硬质合金的综合力学性能较佳。     

固相烧结阶段的升温速率对板状WC晶粒硬质合金的显微组织和力学性能的影响

采用真空烧结工艺制备板状WC晶粒硬质合金,在800~1 200℃条件下以不同升温速率升温。采用XRD、SEM、EDS研究了固相烧结的升温速率对其显微组织及力学性能的影响。研究结果表明:在800~1 200℃温度区间内,随着升温速率的降低,硬质合金的硬度、抗弯强度、断裂韧性均有所提高;其中,随着800~1 000℃的升温速率的降低,硬质合金最终烧结体的组织变得均匀,二维结构中硬质相的晶粒长厚比升高,材料硬度提高趋势较大;随着1 000~1 200℃的升温速率的降低,硬质相晶粒细化,粘结相中固溶合金元素含量增加,材料抗弯强度提高的幅度较明显;同时降低800~1 000℃和1 000~1 200℃的升温速率,可使裂纹长度减小,裂纹偏转增强,大幅提高材料的断裂韧性。在800~1 200℃以2℃/min升温得到的烧结体可获得较均匀的显微组织,硬质相颗粒大部分呈板条状且颗粒长厚比较大,烧结体具有较好的力学性能。     

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%。     

钼添加量对硬质合金组织和性能的影响

研究了钼添加量对硬质合金组织和力学性能的影响。结果表明,添加适量的钼能提高硬质合金的硬度和抗弯强度,但钼的添加却降低硬质合金的断裂韧性。     

含板状WC晶粒硬质合金制备方法的研究

以市售W粉,Co粉和石墨粉末为原料,采用普通工艺制取WC-12wt%Co合金。合金显微组织正常,含有大量板状WC晶粒。研究表明,使用板状W颗粒粉末、提高烧结温度和延长烧结时间都有助于合金中板状WC晶粒的形成。     

含板状WC晶粒硬质合金的强韧化机制研究

通过加入2.5%板状WC晶种,制备含板状WC晶粒硬质合金,研究其强韧化机制。结果表明:WC晶粒的各向异性和形状改变诱导的Hall-Petch硬化是硬质合金硬度增加的主要原因。加入板状晶种后,裂纹在扩展过程中出现了明显的穿晶断裂和Co相桥接,增加了裂纹偏转,硬质合金的抗弯强度大大提高。不同Co含量和初始WC粉体粒度制备的含板状WC晶粒硬质合金,穿晶断裂、Co相桥接和裂纹偏转对抗弯强度增加的贡献不同。     

添加TiC对WC-Co基硬质合金组织和力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了不同TiC含量的WC-Ti-Co硬质合金。测定了常温力学性能,并采用XRD、SEM和EDS等方法分析了材料的相结构、组织形貌。试验结果表明,添加少量细晶粒TiC可以细化硬质合金的显微组织,提高其相对密度和硬度,但降低合金的断裂韧度。当TiC添加量为1.2%时,材料的综合力学性能最佳。     

WC晶粒度对WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了WC晶粒度对WC-10%Co硬质合金微观组织和性能的影响,讨论不同WC粒度对硬质合金烧结过程、组织结构和性能的影响作用。结果表明:烧结体收缩率随着WC粒度的增大先降低,后上升。随着WC粒度增大,硬质合金显微组织变粗,晶粒生长不规则,硬度也降低,而抗弯强度先降低后再增大。因此WC晶粒的粗细对硬质合金的性能有着重要的影响。     

矿用硬质合金WC晶粒均匀性及板状形貌异常长大的控制

针对矿用硬质合金对微观结构均匀性的要求,以WC-Co硬质合金为研究对象,研究了WC原料、球磨工艺、钴含量、碳含量、添加剂、烧结温度等因素对WC晶粒均匀性的影响,制备了14组合金试样,通过对烧结后合金的微观结构观察,分析研究了以上因素对WC晶粒均匀性的影响。其中重点分析了硬质合金微观组织中WC晶粒呈板状形貌异常长大的原因。研究结果表明:球磨过程中产生的细小WC数量越多,越易于出现板状晶;硬质合金中板状晶的出现与钴含量、烧结温度、抑制剂、球磨时间、WC原始粒度都有密切关系;WC粒度增加、钴含量降低、球磨时间减少、烧结温度降低和添加抑制剂均可提高WC晶粒的均匀性并降低合金中出现板状晶的可能性。     

双晶WC硬质合金的 放电等离子烧结制备与性能研究

选用2种不同粒度的WC粉末按照一定的配比,采用SPS烧结制备出无粘结剂的双晶硬质合金样品,对样品的维氏硬度、断裂韧性、抗弯强度等力学性能进行测试,并用XRD和SEM对其物相组成和微观形貌进行分析。实验结果表明,在1 900℃,40 MPa烧结条件下,当超粗颗粒平均粒径为45.0μm时,双晶WC硬质合金的硬度、断裂韧性和抗弯强度达到最大值,分别为1 645 HV1,14.61 MPa·m~(1/2),653.0 MPa,综合力学性能最佳。     

W+Co+C(碳黑)制备板状晶硬质合金及其性能研究

采用经球磨扁平化处理的W粉末为原料,添加适量Co、C(碳黑)、成型剂及纳米W粉制备板状晶硬质合金,研究了烧结温度、时间和添加纳米W粉,对板状晶硬质合金显微组织结构和性能的影响。结果表明,球磨预处理中颗粒W粉末可获得扁平化程度高的薄片状W粉末,以其为原料制备的WC-12%Co(质量分数)板状晶合金相对密度达97%,合金硬度呈现出明显的各向异性;添加纳米W粉或提高烧结温度、延长烧结时间,均有利于压坯烧结收缩致密化,生成更多的板状WC晶粒。     

球磨参数对纳米WC晶格畸变和烧结晶粒长大的影响

配置成分为WC-10%Co混合料,采用不同球料比(6:1与18:1)、不同球磨时间(4、8、16、32、48和72 h),以酒精为介质滚动球磨,干燥后压制成尺寸为6.5 mm×5.25mm×20 mm的试样,然后在H_2气氛下在1 340℃烧结,得到硬质合金试样,通过X射线衍射(XRD),扫描电子显微镜(SEM)等分别研究混合料中WC晶粒尺寸、内应变和晶格畸变等与球料比、球磨时间的关系。结果表明:(1)对于纳米级WC粉末,实验中的球磨过程不能破碎其晶粒;(2)随球磨时间延长,WC晶粒的内应变与晶格畸变呈先快后慢的增长方式,球料比越大,增速转折点越早出现;晶格的具体畸变形式与球料比相关;(3)在球料比6:1混合料中WC颗粒内发现"泊松效应";(4)在较低的内应变和WC邻接程度情况下,烧结早期WC晶粒合并长大所需的能量势垒较高,能够有效抑制WC晶粒早期长大。     

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。     

添加不同抑制剂对硬质合金物理性能和机械性能的影响

本文系统论述了V、Cr、Nb、Ta、Mo、Y等10余种元素及其化合物的添加种类、数量、方式对硬质合金密度、硬度、韧性、强度、磨损、切削等物理性能和机械性能的影响。在综合大量研究成果的基础上,论述了各种晶粒生长抑制剂对硬质合金微观结构、物理性能及机械性能的改善作用及其机理。在结合性能分析的基础上,比较出晶粒生长抑制剂的添加量宜控制在粘结相的10%以内,并阐述目前研究领域中存在的若干问题,如掺杂种类、掺杂方式以及掺杂数量不统一等问题。