原始WC粉末粒度分布及球磨时间对超细硬质合金微观结构的影响

分别采用两种Fsss粒度相近、粒度分布差别很大的超细WC粉末为原料,经10～50 h球磨,制备WC-12%Co-1.0%(Cr3C2+VC)混合料,并在1 350、1 410℃和1 450℃下烧结,采用SEM研究两种合金的微观组织结构变化。研究结果表明:采用粒度分布窄的WC粉末为原料,经10 h球磨后烧结,合金中WC晶粒分散均匀,几乎没有WC晶粒粗聚体;而采用粒度分布宽、包含大量团聚体的WC粉末为原料,经10 h球磨、烧结后,合金中含有大量的粗大WC晶粒团聚体,随球磨时间增加,WC团聚体数量、单个团聚体中包含的WC晶粒数量急剧减少,团聚体尺寸不断减小,经50 h球磨才能得到微观结构较为均匀的合金;相同球磨时间下,随烧结温度从1 350℃升高到1 450℃,团聚体尺寸不断增加,团聚体内的形貌也发生明显变化。     

超细WC粉末微观缺陷的研究

超细WC粉末是制备超细硬质合金的主要原材料,本文采用XRD﹑SEM﹑TEM等分析手段,研究了三种不同粒度的超细WC粉末中微观缺陷的种类及其在晶粒中的分布,探讨了超细WC粉末微观缺陷的形成原因。分析结果表明:超细WC粉末主要为多晶颗粒,其位错密度较大,高于常态下一般的金属或合金。其微观缺陷的存在形式主要有位错﹑层错﹑孪晶等。在钨转化为碳化钨的相变过程中,钨原子密度由6.309 446个/nm3降低为3.211 922个/nm3,体积膨胀31%,为了释放其中的应力,必须存在有数量较多的缺陷。     

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。     

WC粉末X射线衍射的粒度效应

用X射线衍射研究粒度 10 .86～ 0 .12 4μm系列WC粉末的粒度效应。随粒度变小 ,衍射线线形发生明显变化 ,从敏锐到极其漫散。亚微米级粒度的WC粉末谱线半高宽随粒度变细显著变化 ,半高宽是度量粒度效应的主要指标 ,而对于微米级粒度的粒度效应则可应用谱线背底宽度来衡量。极细和超细粒度WC粉末衍射谱线的2θ位置明显偏离平衡位置 ,这与临近纳米粒度有关。WC粉末衍射强度也随粒度产生明显变化 ,衍射强度随粒度变细的变化规律与半高宽的规律呈反转对应关系。应用WC粉末X射线衍射的粒度效应 ,尤其是谱线宽化的规律作为评定亚微米级WC粉末粒度尤其是极细和超细粒度 ,是有应用前景的。     

超细WC粉体中“团聚体”结合强度的表征

超细WC粉中的"团聚体"对制备硬质合金的不良影响已被人们认识,但是对其结合强度的认识尚待深入。本文采用激光衍射法和小角度散射法表征了WC超细粉末的团聚程度,用素坯单向压缩法定量评估了超细WC粉体中"团聚体"的结合强度。探讨了粉末与钢模壁之间的摩擦力等因素对所测"团聚体"强度的影响。结果表明:对圆片状样品测量获得的"团聚体"结合强度受外摩擦力的影响很小。实验还验证了高能球磨对"团聚体"的破碎效果。     

WC粉末特性对超细晶硬质合金烧结敏感性影响的研究

选取3种不同厂家生产的08型WC粉作为原料,以相同的工艺路线制备WC-6%Co硬质合金样品。通过对WC原料粉末杂质含量、粒度、物相、显微形貌、晶粒尺寸和晶格参数详细分析以及不同温度烧结后合金显微组织、WC晶粒夹粗数量和WC平均晶粒度表征,探究WC粉末特性对合金烧结敏感性的影响。研究结果表明,采用颗粒尺寸分布均匀集中、亚晶尺寸大,结晶性完整以及晶格常数与标准值差异较小的WC-C粉末作为原料可以有效的降低合金的烧结敏感性。当烧结温度从1 410℃升高到1 450℃,WC-C制备的合金中WC晶粒夹粗数量增幅较小,且WC平均晶粒度无明显变化维持在0.48μm,同时WC碳含量在6.17%～6.21%波动时,对合金中的WC晶粒夹粗影响亦相对较小。     

不同粒度粉末制备的纯WC陶瓷的组织与性能

采用冷等静压法(CIP)将0.2～0.8μm不同粒度的纯WC粉末压制成型,部分压坯进行预烧处理,采用热等静压法(HIP)烧结制备纯WC陶瓷。采用OM、XRD、SEM及三点弯曲强度测试、高温硬度分析研究烧结后WC陶瓷的组织结构和力学性能。结果表明:随WC粉末粒度增大,烧结获得的WC陶瓷密度降低,0.5μm是烧结致密与否的临界粒度。采用0.2μm粒度粉末烧结的WC陶瓷,晶粒发生异常长大,形貌为轴向尺寸大于10μm的长棒状;在其它的烧结WC陶瓷中,晶粒均未发现有异常长大,形貌为多面体形状,尺寸约为0.4～1.0μm。高碳能促进烧结,但易导致WC晶粒异常长大。微量W2C能起到细化晶粒作用,过多会降低强度。采用0.4μm原始粒度粉末烧结的WC陶瓷的室温抗弯强度可达到980 MPa,1 200℃仍保持20 GPa的高硬度。     

WC粉粒度特征与硬质合金WC晶粒粒度关系的定量研究

本文研究了粒度接近的5个批次原料WC粉及对应合金的特性。利用扫描电镜分析原料WC粉的整体特征及WC颗粒聚集体构成特征,用激光粒度分析仪分析了各批次原料WC粉的粒度分布,用定量金相软件分析了合金成品WC晶粒粒度分布。结果表明,粒度接近的各批次的原料WC粉颗粒粒度分布不尽相同。在相同的球磨时间下,WC粉末粒度分布相同的批次,合金WC晶粒粒度分布曲线不尽相同,原料WC粉末中单晶WC颗粒的粒度对合金WC晶粒粒度分布有直接影响。评价WC的质量应从Fsss粒度、粒度分布、电镜形貌和球磨实验合金的晶粒分布进行综合分析。     

氧化铬对超细WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了氧化铬添加对超细WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响,重点是添加量和高能球磨时间对WC晶粒度、合金组织和合金性能的影响,并分析了氧化铬抑制晶粒长大的机理。研究结果表明:球磨细化了WC晶粒,提升了合金性能,但过分球磨则会导致合金中缺陷增加和WC晶粒的异常长大;抑制剂Cr2O3有效地抑制了晶粒长大,合金中的WC晶粒度随抑制剂加入量的增加而细化,但过多的抑制剂会导致缺碳相和孔隙度的增加,降低了合金的强度。因此适当的球磨和合适的Cr2O3加入量将会在生产低孔隙度、高硬度、高抗弯强度的超细硬质合金中发挥作用。     

超细WC—10Co硬质合金的显微结构与机械性能

本文对超细WC-10wt％Co-X硬质合金的机械性能进行了研究：通过喷雾干燥，用舍AMT和硝酸钴溶液来制取超细原始粉末，再用机械一化学工艺，将原始粉末还原和碳化成WC／Co粉末：直径大约为100nm的WC粉末与粘结剂Co均匀地混合，在n-已烷和球料比为5：1的条件下湿磨24小时，过后再干燥24小时，并在Imtorr压力下和1375℃二的温度下进行烧结：为了比较超细硬质合金的显微结构与机械性能，将直径为0．57μm～4μm的WC粉末与Co粉末进行混合，随后在1mtorr压力下和1375℃二的温度下烧结：添加不同数量的TaC、Cr3C2、和VC晶粒长大抑制剂到WC-10wt％Co超细硬质合金中，发现烧结后超细硬质合金中的Co相在WC晶粒的边缘快速产生：Hall-Petch类型关系说明WC—10wt％Co硬质合金的硬度是随着WC晶粒度的下降而增加，而抗弯强度则取决于Co粘结相中的溶解度。     

WC粒度对梯度硬质合金组织和性能的影响

由于不同材料的热膨胀系数不同,涂层在冷却过程中可能因为热应力不同而产生裂纹,表面富粘结相的梯度硬质合金基体因粘结相含量高,韧性好,能有效吸收裂纹扩展时的能量,延长涂层刀具的使用寿命。为了研究WC晶粒度对梯度硬质合金的组织及性能的影响,制备了三种WC粒度的硬质合金。采用XRD和SEM对梯度硬质合金的相成分、微观组织进行了分析。实验结果表明,三种WC晶粒度的硬质合金表面均形成了梯度层。随着WC晶粒度的增大,梯度层厚度减小,抗弯强度和断裂韧性增大。三种梯度硬质合金表层显微硬度分布趋势相似。当WC晶粒度较小时,梯度硬质合金无梯度的合金芯部断裂形式均以沿晶断裂方式为主,随着WC晶粒度的增加,穿晶断裂方式增多;梯度表层出现了Co相变形和撕裂形貌,存在蜂窝状的韧性花样。     

WC晶粒度对硬质合金/不锈钢钎焊接头微观组织与性能的影响

为了探讨不同晶粒度硬质合金的钎焊性能,采用3组晶粒度分别为0.7、1.0和1.6μm的WC-13%Co(含量为质量分数)硬质合金与不锈钢进行高频感应钎焊,并对钎焊后硬质合金的硬度和断裂韧性进行检测,对焊接接头的抗弯强度进行测量,分析焊接界面和断口形貌。结果表明晶粒度对硬质合金基体性能影响较大。钎焊后元素向硬质合金侧的扩散程度随晶粒度的增大而减弱,钎焊后靠近焊缝处硬质合金的硬度和断裂韧性变化率随着WC晶粒度的增大而增大。钎焊接头抗弯强度随着WC晶粒度的增粗先略增大后降低,当硬质合金晶粒度为1.0μm时的钎焊接头获得最大抗弯强度值为410MPa。随着WC晶粒度的增大,钎焊后接头断口处硬质合金的断裂形式从以沿晶断裂为主向以穿晶断裂为主变化。     

WC颗粒尺寸对WC-CoCr涂层组织与性能的影响

喷涂粉末颗粒尺寸是影响碳化钨涂层性能的关键因素。采用HVOF工艺制备3种不同WC颗粒尺寸的WC-CoCr涂层,利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计和颗粒冲蚀磨损试验机等对涂层的组织结构及性能进行分析,系统研究了WC颗粒尺寸对涂层组织及性能的影响。结果表明:FN-WC涂层中碳化钨分解严重,PN-WC及M-WC涂层中碳化钨颗粒少量分解。FN-WC、PN-WC及M-WC涂层孔隙率分别为2.1%、2.0%和2.3%,硬度分别为1 254、1 241和1 229HV0.3,结合强度分别为68.7、73.5和72.9 MPa。15°攻角下FN-WC、PN-WC及M-WC涂层的抗冲蚀磨损阻力Re分别为9.3×104、15.5×104和10.74×104 g/cm3,90°攻角下的抗冲蚀磨损阻力Re分别为4.68×104、4.70×104和4.26×104 g/cm3。PN-WC涂层组织更均匀,WC相分解轻微,涂层硬度分布更集中,结合强度最高,在15°攻角下表现出最好的耐冲蚀性,综合性能优异。     

“高温粉末”WC和气压烧结对YG8硬质合金性能的影响

选择高温碳化和普通碳化两种WC粉为原料制备YG8硬质合金试样,同时对比了不同的烧结工艺,结果表明采用高温碳化的WC粉制备的合金性能有明显的提高,低气压烧结工艺对合金性能的提高也是十分有益的。     

固溶体成分与加量对硬质合金组织和性能的影响

为分析和研究固溶体在硬质合金中的微观组织特性以及对合金性能的影响,本文采用SEM对三组添加不同成分和含量固溶体的硬质合金微观组织形貌进行观测和分析,发现在含(Ta,Nb)C固溶体的合金中,存在一个特定的固溶体含量,当低于该值时,固溶体呈现局部富集,当高于该值时,固溶体呈细小颗粒状分布。在含(Ta,Nb,Ti)C固溶体的合金中,在一定范围内随着Ti含量的增加,固溶体粒度出现一定程度下降,在对合金物理力学性能分析时发现,随着Ti含量的增加合金硬度出现升高,而合金断裂韧性的降低则并不明显。     

硬质合金混合料粒度分布对成型尺寸精度的影响

针对影响硬质合金产品成型尺寸精度的混合料压制性能参数进行分析,确认混合料粒度分布组成是关键影响因素之一。混合料粉末各级粒度分布相对均匀,能够有效提高压制过程中粉末填充的均匀性,保证压坯密度相对均匀,减小烧结后发生变形,有利于产品成型尺寸的控制。而利用双螺旋混合机采用混合料干混合合批工艺,能够有效提高混合料批次内粉末各级粒度的均匀性,缩小各级粉末质量分数极差,达到提升数控刀片成型尺寸精度的目的。     

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。