中熵碳化物陶瓷TiC_(0.4)/VC/NbC结合的WC基硬质合金合成与性能EI北大核心CSCD

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了中熵碳化物陶瓷TiC_(0.4)/VC/NbC结合的WC基硬质合金(WC/TiC_(0.4)/VC/NbC),研究了烧结温度和WC含量对其微观结构和力学性能的影响。结果表明:添加TiC_(0.4)显著降低了烧结温度,添加NbC、VC增加了WC基硬质合金的致密度,提高了硬度。TiC_(0.4)、NbC、VC和WC四种过渡族金属碳化物以等摩尔比进行混合烧结,在烧结温度为1500℃时,形成了单相面心立方结构(FCC)的固溶体,其性能最好,维氏硬度为23.4 GPa,断裂韧性为6.3 MPa·m^(1/2)。在WC摩尔分数为60%时,过量的WC弥散分布在晶界处,具有一定的增韧作用;在烧结温度为1700℃时,非等摩尔比复合烧结体的维氏硬度为22.6 GPa,断裂韧性为8.8 MPa·m^(1/2),其中部分WC与TiC_(0.4)、VC、NbC相互固溶形成高熵化合物,也提高了断裂韧性。     

多物理场耦合烧结制备超细WC-Ni硬质合金致密化机理

为了研究Ni含量对WC-Ni硬质合金性能的影响,利用多物理场耦合烧结方法制备不同Ni含量的超细WC-Ni硬质合金,结果显示:多物理场耦合烧结方法可以成功制备WC-Ni硬质合金,随着Ni含量增加,WC-Ni硬质合金的组织更加致密,试样的相对致密度逐渐增加,但WC颗粒发生了轻微的长大现象;同时,显微硬度先增后减,在Ni质量分数为8%时达到最大值,断裂韧性K_(IC)则随Ni含量的增加迅速增加到8.5 MPa·m~(1/2)。     

烧结温度对多物理场耦合活化烧结制备WC-11Ni硬质合金的影响

利用多物理场耦合活化烧结法在不同烧结温度(1050、1100、1150、1200℃)下制备WC-11Ni硬质合金。结果表明:随烧结温度的升高,WC颗粒尺寸轻微长大,试样的致密度逐渐升高,在1200℃时达到最高值97.5%;随烧结温度升高,显微硬度及断裂韧性增大,在1200℃时,分别达到最大值2087 HV30、8.402 MPa·m1/2。     

放电等离子烧结制备超细WC基硬质合金

采用纳米碳化钒(V8C7)粉末作为晶粒抑制剂及放电等离子烧结(SPS)方式制备超细WC基硬质合金.X射线衍射结果表明:超细WC基硬质合金主要由WC和Co3C两相组成,随着温度的升高,WC的衍射峰逐渐向小角度偏移.扫描电镜结果表明:SPS和纳米V8C7粉末对超细WC基硬质合金的微观组织具有重要影响.SPS使超细WC基硬质合金在较低温度下(1200℃)实现致密化;纳米V8C7粉末可以有效抑制超细WC基硬质合金中WC的晶粒长大,1200℃时WC的晶粒尺寸约500 nm.力学性能结果表明:1200℃时超细WC基硬质合金具有较高的性能(相对密度99.5%,洛氏硬度93.2,断裂韧性12.5 MPa·m1/2).     

WC粒度对WC-15Fe-5Ni硬质合金组织与性能的影响

在1450℃下通过低压烧结制备5种0.83~15.03μm不同WC粉末粒度的WC-15%Fe-5%Ni(质量分数)硬质合金,并通过SEM、XRD、EDS、力学性能测试仪、磨损试验机和电化学工作站研究WC粉末粒度对合金的显微组织和性能的影响。结果表明:随WC粉末粒度的减小,合金的WC晶粒尺寸减小,抗弯强度和硬度升高,断裂韧性降低,耐磨性能提高,耐酸性溶液腐蚀性能变差;当WC粒度较大时,合金的断裂方式主要为穿晶断裂;当WC粒径较小时,断裂方式主要为沿晶断裂;当WC粉末粒度为1.31μm时,硬质合金的综合性能最好,抗弯强度、硬度、断裂韧性、磨损率和自腐蚀电流密度分别达到2717 MPa、960 MPa、10.7 MPa·m~(1/2)、6.986003×10~(-7)mm~3/(N·m)和3.43698×10~(-5) A/cm~2。     

烧结温度对WC-Co-Ti3SiC2硬质合金微观组织与力学性能的影响

以掺杂3.0%Ti₃SiC₂(质量分数)的WC-Co-Ti₃SiC₂硬质合金为对象,研究了烧结温度(1350～1470℃)对WC-Co-Ti₃SiC₂硬质合金中的Ti₃SiC₂分解产物和比例、微观组织及力学性能的影响规律与机制。结果表明：烧结温度的升高促进了WC-Co-Ti₃Si C₂硬质合金中Ti₃Si C₂的分解以及(W,Ti)C和WSi₂相的生成,同时导致WC晶粒尺寸逐渐增大。硬质合金的硬度随烧结温度的升高呈现出先增大后降低的趋势,而断裂韧性则逐渐下降。当烧结温度为1410℃时,WC-Co-Ti₃Si C₂硬质合金的致密性最佳(孔隙率仅为0.47%),其力学性能也较为优异,硬度与断裂韧性分别为20 348.328 MPa和10.15 MPa·m^1...     

球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能的影响

采用传统粉末冶金方法在1 850℃真空烧结条件下制备了无粘结相超细硬质合金,研究了球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能的影响。结果表明:球磨时间对无粘结相超细硬质合金组织及性能有显著的影响,延长球磨时间有助于合金的烧结致密化,降低烧结体孔隙度;而延长球磨时间对合金WC平均晶粒度和粒度组成影响不明显;在WC粉末配碳量不足时,烧结后的合金中产生W_2C相,并且W_2C相含量随着球磨时间的延长而逐渐增加;随着球磨时间的延长,合金的硬度(HV_(10))先增加然后趋于稳定,合金的断裂韧性随球磨时间的变化不明显。当球磨时间为84 h时,合金的综合性能最佳,维氏硬度(HV_(10))为2 590 kg/mm~2,断裂韧性为6.7 MPa·m~(1/2)。     

放电等离子烧结压力对超细WC-Co硬质合金性能的影响

通过分析放电等离子烧结致密化过程,确定了致密化温度;研究了SPS烧结过程中压力对WC-Co硬质合金致密化、显微组织及性能的影响。结果表明,放电等离子烧结粉末在1 130℃时,达到最大收缩率;烧结压力的增加,样品的致密度、硬度增加;断裂韧性的变化集中在11.5~12.1 MPa.m1/2之间,和硬度的变化呈现相反的趋势;烧结压力相对较小时,样品WC晶粒较粗大且不均匀;在40 MPa和55 MPa时,晶粒相对较小且分布均匀。要得到高性能、高致密度的样品,合理的烧结温度在1 200℃以上,烧结压力为40 MPa。     

W粉粒径和烧结温度对一步法制备WC-10%Co硬质合金组织性能的影响

等离子球磨“碳化烧结一步法”制备WC-Co硬质合金有利于板状晶WC的形成和形态控制。本文进一步研究了等离子球磨W-C-Co复合粉末的组织演变,着重考察原始W粉粒径和烧结温度对WC-10%Co硬质合金组织、性能的影响。结果表明,等离子球磨使W颗粒显著呈片状,并增加其中位错等缺陷,提高粉末中的变形储能,同时增加了W/C反应界面,均有利于WC板状晶的生成;随着原始W粉粒径增加,等离子球磨所制备的层片状聚集体的片径越大,其生成的板状WC晶粒也越大,板状WC晶粒的定向排列程度也越高;随着烧结温度增加,WC晶粒的长径比和板状WC晶粒的定向排列程度有所提高。当原始W粉粒径为2.5μm、烧结温度1 440℃时,所制备的WC-10%Co硬质合金样品垂直于压制方向截面的横向断裂强度、硬度和断裂韧性分别为3 542 MPa、14.896 GPa、16.73 MPa·m^1/2;平行于压制方向截面的硬度和断裂韧性为13.975 GPa、15.06 MPa·mm^1/2。     

微波烧结温度对WC钢结硬质合金组织性能的影响

以WC颗粒为增强相,铁粉为基体,通过球磨、压制成型,微波烧结制备WC钢结硬质合金。结果表明：随着烧结温度的升高,硬质合金相对密度、显微硬度和抗弯强度均先升高后下降,在1280℃时达到最高值,即相对密度、显微硬度和抗弯强度分别达到94.85%、544 HV和847.37 MPa。1280℃烧结为液相烧结,烧结过程中WC和Fe发生相变,产生新的增强相Fe2W2C,新相以颗粒的形式存在,弥散分布在钢的基体中,对材料的性能起到强化作用。微波烧结比真空烧结温度更低,时间更短,力学性能更好。