无粘结相WC基硬质合金研究进展

无粘结相WC基硬质合金具有传统硬质合金无可比拟的优异耐磨性、抗腐蚀性,极佳的抛光性和抗氧化性,是集陶瓷的硬度和硬质合金的韧性于一身的结合体。但无粘结相WC基硬质合金对碳含量比传统的WC-Co硬质合金更为敏感,同时面临脆性及难于致密化等问题。文章对无粘结相WC基硬质合金国内外近几年取得的一些研究成果进行了综述。     

高熵合金CoCrFeNiTiAl粘结WC硬质合金的制备与研究北大核心

通过放电等离子烧结成功制备了高熵合金CoCrFeNiTiAl作为粘结相的WC基硬质合金。研究了WC-CoCrFeNiTiAl材料的致密化行为、相组成、显微组织和力学性能,并与WC-Co材料进行了对比。在1200℃烧结后,获得的WC-CoCrFeNiTiAl试样显微组织致密。在室温下,WC-10%CoCrFeNiTiAl试样的硬度为20.06 GPa,比WC-10%Co试样高出18.1%。在600/800℃温度下,WC-CoCrFeNiTiAl试样表现出优异的抗软化性能,硬度比WC-Co高40.6%~46.5%。WC-CoCrFeNiTiAl硬质合金在800℃以内良好的抗高温软化性能主要归因于CoCrFeNiTiAl固溶体的扩散缓慢现象。     

不同粘结相WC基硬质合金微观结构与性能

以碳质量分数为理论含碳量的WC为硬质相,在1450℃下通过气压烧结制备WC-20Fe,WC-20Ni和WC-20Co硬质合金,通过X射线衍射、扫描电子显微镜、电子探针和力学性能测试研究了不同金属粘结相对烧结硬质合金微观结构和力学性能的影响。结果表明：WC-20Fe合金出现η脱碳相(Fe₃W₃C),W在粘结相Fe中的溶解度仅有1.915%(质量分数),WC晶粒尺寸最小。WC-20Ni合金渗碳出现石墨相(C),W在粘结相Ni中的溶解度达到10.753%(质量分数),WC晶粒尺寸最大,合金硬度最小。WC-20Co合金为正常两相区组织(WC+γ),具有最高抗弯强度2720 MPa和最大硬度934.41 kg·mm^-2。所有合金断裂模式均为脆性断裂和沿晶断裂,WC-20Co合金断口出现明显的粘结相撕裂。     

高熵合金研究进展

高熵合金突破了传统合金成分的限制,通过调配多种组元的排列组合和含量,赋予了高熵合金高强度、高韧性、高硬度、低温韧性、耐腐蚀和抗辐照等优异的力学性能和功能性能,在众多领域表现出了巨大的应用潜力。高熵合金目前主要有三个代表性的种类:以3d过渡族金属为主的Cantor合金（CoCrFeMnNi）;以难熔金属为主的Senkov合金（NbMoTaW）;以铝镁钛等轻质元素为主的低密度高熵合金（AlMgLiZnCu, AlMgZnCuSi, AlZrTiNbMo）。本文从高熵合金的概念出发,详细介绍了高熵合金的制备工艺,讨论了如何制备具有高强度?高塑形、优秀磁性能?力学性能以及高强度?高导电性、轻质?高强度等优异综合性能的高熵合金,并对高熵合金未来的发展趋势进行了展望。     

铸态共晶高熵合金的研究进展

铸态共晶高熵合金在室温下的力学性能受到其化学成分、相组成和微观组织形貌的影响,是选用恰当的共晶高熵合金以适应于复杂服役环境的重要判据.文中通过调研近年来共晶高熵合金的相关文献,概述了共晶高熵合金的研究现状,按化学元素和共晶组织的相组成特点对共晶高熵合金进行了分类,即主要由FCC相+B2/BCC相组成的AlCoCrFeN...     

放电等离子烧结制备无粘结相SiCw/WC硬质合金

以碳化硅晶须(SiC whiskers,SiC_w)作为增韧相,通过放电等离子烧结制备了无粘结相SiC_w/WC硬质合金。考察了放电等离子烧结温度及SiC_w添加量对SiC_w/WC硬质合金组织性能的影响。结果表明,采用放电等离子烧结在1800℃下可获得相对密度高于99%的WC烧结体,其维氏硬度和断裂韧性分别达到25.99 GPa和4.99 MPa·m^1/2。添加适量的SiC_w可以改善SiC_w/WC烧结性能和断裂韧性,在SiC_w的质量分数为0.6%时,断裂韧性达到6.80 MPa·m^1/2,当添加过量的SiC_w时,增韧效果减弱。     

基于TiAl-xCo-Mo-Ni复合粘结相的WC基超细晶硬质合金微观组织和力学性能研究

WC/Co类超细晶硬质合金是目前制备高性能金属切削刀具的理想材料,但Co是一种宝贵资源.为了寻找代替Co的粘结相并制备性能优良的WC基超细晶硬质合金,选用TiAl-xCo-Mo-Ni作为复合粘结相,并采用放电等离子烧结(SPS)制备了WC基超细晶硬质合金,分析了SPS温度和复合粘结相成分对其性能及微观组织的影响.研究结...     

铁,镍基粘结相硬质合金研究的新进展

综述了铁，镍基粘结相硬质合金的现状和进展，对铁镍代钴硬质合金和传统的硬质合金性能进行了比较，指出在某些领域铁，镍基硬质合金完全可以取代ＷＣ－Ｃｏ合金。     

间隙原子掺杂高熵合金的研究进展

分析了间隙原子C、N、O、B对高熵合金组织和性能的影响;总结了四种间隙原子含量及其产生的固溶强化、晶粒细化、第二相强化作用对高熵合金组织及性能等方面影响,大量的研究表明,在高熵合金体系中掺杂间隙原子不仅可以调控相结构组成（促进/抑制相变,析出第二相颗粒）,还可以改变其形变机制（TWIP、TRIP效应）以实现材料的强韧化.其有效利用既可以拓宽高熵合金的设计思路,也可以有效降低航空材料的制备成本.最后提出了含间隙原子的高强高韧高熵合金组织结构设计研究的新方向：（1）了解不同类型高熵合金的掺杂机理,建立更适合高熵合金体系的固溶强化模型;（2）找出合适的间隙原子及其掺杂量来调节高熵合金微观结构和力学性能.研究设计掺杂不同间隙原子的高熵合金有望揭示不同间隙原子对其相结构、形变机制和力学性能的影响,具有重要的科学及工程实践意义.     

含Cu高熵合金的组织结构和力学性能分析

高熵合金（HEAs）是一种由5种或5种以上元素以接近等原子比的方式混合而成的一种新型合金。HEAs的概念为开发具有独特性能的先进材料提供了新的途径,这是传统的基于单一主导元素的微合金化方法无法实现的。由于Cu元素与HEAs中其他元素的混合焓均为正值,因而更容易偏聚形成富Cu的面心立方（fcc）结构。本文主要总结了合金成分、制备方法对含Cu HEAs组织结构的影响规律以及含Cu HEAs的热稳定性。例如Al的添加会使CoCrCuFeNi合金从fcc单相转变为fcc+bcc的双相结构,而Ni含量的增加则会将AlCoCrCuNi的多相组织转变为单相fcc结构。与传统铸造工艺相比,选区激光熔化和喷溅急冷等具有极高的冷却速度,限制了元素的扩散,因而制备而成的AlCoCuFeNi和AlCoCrCuFeNi合金均是bcc结构。组织结构的改变会进一步影响含Cu HEAs力学性能,因而本文也探讨了合金成分、制备工艺和服役温度与力学性能的关系。例如,V的添加可以提高合金的强度,以先进制备方法如选区激光熔化或激光粉末熔融得到的合金具有优于铸造合金的力学性能。     

多主元高熵合金成相研究进展

多主元高熵合金是基于"多元高乱度"的设计思想而提出的新型多元合金,具有高强度、高硬度、耐腐蚀、抗磨损和良好的高温热稳定性等优点。阐述了高熵合金的定义及成相理论,介绍了最近几年来国内外在高熵合金成相理论的研究领域取得的实质性进展。     

硬质合金热处理和钴粘结相的转变温度

本工作证实WC-Co系硬质合金通过热处理可以提高其抗弯强度。所增加的抗弯强度决定于合金中钴的含量,钴含量越高的合金,其抗弯强度的增加重也就越多。主要是由于淬火热处理抑制了高温稳定的面心立方钴相转变成密排六方钴相。
本实验还采用差热分析仪测定了WC-Co系合金在加热过程中,密排六方钴相转变成面心立方钴相的相变温度。发现其相变温度随合金中钴含量的增加而升高,如YG8是742℃,YG15是770℃,YG20是821℃,这是由于高钴合金的粘结相在升温过程中有较高的钨含量。
本实验中还发现,烧结后低钴硬质合金要高于高钴硬质合金的粘结相中的钨含量,因为低钴硬质合金的烧结温度通常是高于高钴硬质合金,一般说来烧结温度越高,则粘结相中的钨含量也就越高,但当烧结态硬质合金再一次加热时,其钴结相中的钨含量要增加。所以淬火后高钴硬质合金的粘结相中的钨含量甚至比低钴硬质合金的粘结相中的还要高,这就是为什么钴粘结相由密度六方转变成面心立方的温度随硬质合金中钴含量的增加而提高。     

共晶高熵合金的研究进展

高熵合金具有高的混合熵、缓慢的扩散和严重的品格畸变等特性,合金具有简单的组织结构和优异的综合性能,这为开发新型合金体系提供了广阔的发展思路.共晶高熵合金具有流动性好、凝固组织成分相对均匀、铸造缺陷少、组织可调控性等优点,可制备大尺寸高熵合金锭,因此共晶高熵合金的研究促进了高熵合金的工业化发展.概述了共晶高熵合金的国内外...     

稀土对硬质合金线胀系数及粘结相形态的影响

主要研 究添加 稀土后的 硬质合 金线胀系 数的变化 规律、粘 结相中面 心立方 β Ｃｏ 的含量（ 质量分 数） 及其 钴相晶格 常数的 变化规律 。     

高熵合金耐腐蚀性能研究进展

文章介绍了高熵合金块体材料和高熵合金涂层在常温环境中、高温条件下和一些特殊介质中的腐蚀行为,论述了合金元素、热处理、环境因素及制备工艺对高熵合金耐蚀性的影响,并简要分析了高熵合金耐蚀性研究面临的问题.     

盘状WC晶粒硬质合金研究进展

盘状WC晶粒硬质合金是一种新近发展起来的具有比普通硬质合金性能更为优异的新型合金，本文综述了该合金的研究现状，详细介绍了它的制备方法和力学性能，解释了盘状WC晶粒的形成机理，列举了其具体的应用概况。     

Cr含量对WC基硬质合金组织和性能的影响

在WC基硬质合金生产中，为了提高舍金的耐腐蚀性能，通常的做法是加入Cr、Ni等元素对粘结相进行合金化，然而加入Cr以后对合金性能的影响还没有做系统的研究。该文以WC-10(CoNi)为基础，在粘结剂中加入不同含量的Cr，对合金的力学性能以及耐腐蚀性能做了试验研究。试验结果表明，当粘结相中Cr的添加量为4％时，合金出现个别晶粒的异常长大；当Cr的添加量增加到12％时，合金的组织变得均匀并且晶粒得到明显的细化；粘结剂中加入Cr以后。显著提高了合金的耐腐蚀能力。     

硬质合金中添加稀土元素对粘结相钴的影响

研究了在硬质合金粘结相钴中添加不同类型和不同加量的RE对硬质相WC和WC-TiC试样润湿性和钴相结构的影响。结果表明,钴中添加RE后将影响钴对硬质相的润湿性,但在一定的含量范围内仍可使铺展角θ达到0°。还发现在烧结冷却过程中,RE能较好的抑制Co中的fcc-Co向hep-Co的晶型转变,而且可以强化相间的结合强度。它是提高合金韧性和抗弯强度的有效途径之一。     

高熵合金耐磨性能研究进展

磨损是机械失效的一种普遍形式,约占据机械零件失效的80%。摩擦磨损不仅增加了原料和能源的损耗,而且无法保证机械零件的安全可靠性。高熵合金由于其特殊的四大效应,使得它成为近年来有别于传统合金材料领域的研究热点,通过调整高熵合金元素种类及配比、选择合适的制造方法和热处理工艺可以在一定程度上减缓磨损速率、降低磨损量,起到提高耐磨性能的效果。归纳了耐磨高熵合金的类别,讨论了不同元素及配比对块体高熵合金磨损性能的影响,总结了采用不同制造方法、热处理工艺及表面化学改性制备的高熵合金的耐磨性能差异。最后,结合高熵合金在摩擦磨损方面的现状及存在的问题,对未来高熵合金在耐磨金属材料领域的研究进行了展望。     

高抗腐蚀、耐磨损、镍粘结相硬质合金的研究

以镍为主粘结相,配以一定比例的微量合金元素(Co+Cr质量分数小于1.4％),通过合理调整合金成分,严格控制生产工艺,研制出一种高抗腐蚀、耐磨损的镍粘结相(6％)硬质合金.该合金与含钴6％(质量分数)的硬质合金在弱酸性试验环境下进行抗腐蚀、耐磨损性能对比试验.结果表明:镍粘结相合金的抗腐蚀耐磨损性比相同钴含量硬质合金的...