超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法与机理及性能研究

采用加入球磨活化的细WC粉的方法,成功制备了WC截线晶粒度大于6.5μm的超粗晶硬质合金。对制备机理进行了分析,并对所制备超粗晶硬质合金的金相、热导率、断裂韧性和抗氧化性等进行测定。结果表明:活化细粉在固相烧结阶段全部消失,可以增加烧结活性并抑制超粗晶粒溶解、粒径减小;超粗晶硬质合金WC晶粒度分布窄,晶界平直;热导率和断裂韧性是同样钴含量为0.8μm WC-Co硬质合金的两倍以上,具有优良断裂韧性是由于其可以发生塑性变形;在超粗晶硬质合金中添加镍并不能显著提高抗氧化性。     

纳米晶硬质合金的制备及组织性能研究

以纳米WC粉、超细钴粉为原料,通过滚动球磨制备纳米晶WC-Co混合料,经成形和压力烧结制备出纳米晶硬质合金,研究了球磨时间和烧结温度对纳米晶WC-Co硬质合金组织结构和性能的影响.结果表明:长时间滚动球磨和配合合适的烧结温度可以实现合金组织均匀细小和双高性能,当球磨时间为82 h,在1390℃烧结的纳米晶硬质合金在性能...     

纳米晶掺Ce硬质合金粉末的制备

采用高能球磨法，制备出了晶粒度约11nm的掺Ce硬质合金粉末。用XRD、SEM和DTA等分析检测手段，研究了高能球磨过程中，掺Ce硬质合金粉末的结构、形貌和相的变化。结果表明：微量Ce的加入，有利于硬质合金粉末晶粒的细化；高能球磨10小时，即可获得晶粒度为30nm的掺Ce硬质合金粉末；高能球磨20小时，Co相的X-ray衍射峰消失，说明Co相已完全固溶或亚固溶于WC相中；高能球磨30小时，可获得晶粒度的11nm的掺Ce硬质合金粉末。DTA分析表明，与高能球磨前的粉末相比，在300－600℃加热时，高能球磨掺Ce硬质合金粉末出现了明显的结构驰豫。     

超粗晶硬质合金的显微结构和力学性能

以超粗碳化钨粉和球形钴粉为原料,通过真空液相烧结工艺制备钴含量分别为7%和10%(质量分数)的超粗晶硬质合金。利用光学显微镜和SEM观察并研究超粗晶硬质合金的显微结构;测定并计算材料力学性能与显微组织参量间的关系。结果表明:超粗晶硬质合金中WC晶粒呈圆角形或等轴形,分布均匀;临界裂纹长度与WC平均晶粒度相近,导致横向抗弯强度降低;圆角形WC晶粒和较大粘结相平均自由程的存在使裂纹产生偏转、分叉和不连续现象,提高了材料的断裂韧性。     

纳米粉末溶解法制备粗晶WC-Co硬质合金

特粗晶硬质合金是一类发展中的先进矿业用硬质合金。采用纳米粉末溶解法制备特粗晶硬质合金,得到WC平均晶粒尺寸为8~9μm的特粗WC-Co硬质合金,研究发现纳米粉末可通过扩散机制控制小晶粒粗化。此方法不仅使WC平均晶粒尺寸增加,而且使WC-Co硬质合金的WC晶粒尺寸分布的均匀性得到提高;同时复杂形状晶粒明显减少,晶粒发育得到改善。     

添加微量锂对WC粉末及硬质合金性能的影响

本文研究了在WO_3中添加(150～200)×10~(-6)锂,经中温氢还原和高温碳化,制取WC粗粉及粗晶粒硬质合金的工艺。用金相法对WC粉末进行了分析,确定不同WC粉末对合金性能的影响。结果发现,与不添加锂的试样相比,添加150×10~(-4)锂的晶粒大小最均匀,用其制得的WC-5%Co合金晶粒最粗,晶粒棱角清晰完整,合金的抗弯强度最高。     

Cr、V、Ta添加剂对超粗晶和特粗晶硬质合金电化学腐蚀行为的影响

以WC–8.4Co、WC–8.4Co–0.4Cr3C2、WC–8.4Co–0.4VC和WC–8.4Co–0.4TaC等4组超粗晶和特粗晶硬质合金为研究对象,采用Tafel曲线和电化学阻抗谱(EIS)研究4组合金在pH=1的H2SO4溶液、pH=7的Na2SO4溶液以及pH=13的NaOH溶液中的电化学腐蚀行为,采用扫描电镜观察合金的腐蚀表面。结果表明,与WC–8.4Co合金相比,在3种不同pH值腐蚀溶液中WC–8.4Co–0.4Cr3C2、WC–8.4Co–0.4VC和WC–8.4Co–0.4TaC合金的耐腐蚀性能均得到改善,Cr3C2改善合金耐腐蚀性能的效果最佳;4组合金在pH=13的NaOH溶液中的耐腐蚀性能均优于其在pH=1的H2SO4溶液中的耐腐蚀性能。合金腐蚀机理为:与溶液接触时,合金中Co粘结相优先腐蚀,产生活性溶解,同时WC发生局域腐蚀。     

纳变硬质合金粉末压制过程的研究

采用普通模压方法，压制了用高能球磨（机械合金化）法制备的纳米硬质合金粉末，研究了压坯密度与压制压力之间的关系，并与普通微米硬质合金进行了比较，结果表明，纳米硬质合金的压坯密度低于微米硬质合金的压坯密度，随球磨时间的延长压坯密度有下降的趋势；ＶＣ的存在使压坯密度下降，从实验数据回归出的压制方程来看，纳米粉末的硬化指数低于微米粉末的硬化指数，而压制模数却远高于微米硬质合金的，表明纳米硬质合金粉末的硬化     

热处理对粗晶WC-Co硬质合金力学性能的影响

以WC-8.4Co粗晶硬质合金为研究对象,通过纳米压痕、大载荷维氏硬度测试等分析手段,研究了粗晶硬质合金在热处理过程中粘结相力学性能及合金整体力学性能的变化.结果表明,热处理对粗晶WC-Co硬质合金可通过提高硬质合金粘结相的硬度而使整体硬度得到一定改善,且合金的Palmqvist断裂韧性在热处理之后也有较为明显的改善.     

纳米稀土硬质合金原料粉末的制备及研究

采用高能球磨法制备出了用于生产纳米晶稀土硬质合金的原料粉末。通过XRD、SEM和DTA等分析检测手段，研究了该纳米WC—Co—RE粉末的结构、形貌和相的变化。结果表明：高能球磨45h，可获得晶粒尺寸约为8．45mm的WC—Co—RE粉末；微量稀土的加入，有利于粉末晶粒的细化；在25～45h范围内，随着高能球磨时间的延长，粉末晶粒尺寸的减小趋势符合直线变化规律，且掺稀土粉末的晶粒尺寸比未掺稀土粉末的晶粒尺寸减小一半；高能球磨25h，粉末中Co相的X射线衍射峰消失。高能球磨ⅥE—Co—RE粉末的DTA曲线在597℃出现了一个尖锐的放热峰。高能球磨WC—Co—RE粉末固结之后，所制得合金的晶粒细小且机械性能较好。     

WC粉末粒度与形貌对硬质合金中WC晶粒度、晶粒形貌与合金性能的影响

探讨了粗颗粒与特粗颗粒两种粒度级别以及平面化表面与球化表面两种形貌特征的WC原料对WC-Co硬质合金中WC晶粒度、晶粒形貌以及合金性能的影响。结果表明,分别采用费氏粒度为11.4￣13.4μm,与22.0￣28.3μm两种粒度级别的WC粉末为原料制备合金,尽管两种合金硬度之间存在明显差别,但是两种合金的晶粒度相差很小,在4.0￣4.3μm之间,同属一种粒度级别。WC原料的原始形貌对合金中WC晶粒形貌与合金性能影响很小,碱金属掺杂原料制备的合金中WC晶粒结晶完整性相对较差。因此,高纯原料是制备高性能硬质合金的基础。     

碳化钒对超细WC粒度和物相的影响

为了研究在超细WC粉的制备过程中,碳化钒(VC)添加对超细碳化钨(WC)粉末粒度和相形成的影响,对不同VC添加量和不同碳化温度下制备的超细WC粉末的粒度、相成分和微观形貌进行了分析。研究结果表明:在1 400℃碳化时,当碳化钒的添加量由0%增加到10%时,WC的BET粒度由0.274μm降到0.159μm,WC粉末单颗粒粒度在逐渐减小,WC粉末颗粒的聚集程度增加。随着碳化钒的添加量的增加,碳化钒相衍射峰强度增大,WC的衍射强度降低。此外,碳化温度提高到1 600℃时,WC粉末的BET粒度增大,VC晶粒结晶更完整。     

硬质合金喷镀粉物理性能的改善

硬质合金喷镀粉是一种新型硬面材料，主要应用于各种发动机、往复轴、大型风机叶片及密封圈等抗高温、耐磨损元件上，对物理性能的要求特别严格。本文探讨了烧结温度及其他加工工艺对硬质合金喷粉物理性能的影响。结果表明，要用新的工艺能使硬质合金喷镀粉的物理完全达到国外用户的要求。     

不同粒度镍粉对WC－9％Ni硬质合金性能和组织的影响

研究了不同粒度镍粉对ＷＣ－９％Ｎｉ硬质合金性能和组织的影响，并对镍聚集现象给合金材质造成的不良影响进行了讨论。     

钢结硬质合金预合金粉的研究

分析了钢结硬质合金预合金粉组织的特征，研究了不同含碳量对预合金粉组织的影响，制定出针对钢结硬质合金预合金粉特点的制粉工艺，通过还原退火处理降低了预合金粉的氧含量，并使合金粉组织得到了改善。     

激光粒度分布仪检测细碳化钨粉方法

随着微细、超细甚至纳米级钨粉、碳化钨粉的生产,粉末粒度分布的检测方法也随之发生重大变革,从传统的沉降法、显微镜法等逐步演化成了现代的激光粒度分布仪检测方法,然而现在的激光粒度分布仪检测方法仍然存在一些问题,尤其是检测不稳定,检测出较多的粗大颗粒或团聚问题。笔者对激光粒度分布仪的检测方法进行了摸索,找到其检测不稳定的原因,并提出了检测稳定的方法。     

表面活性剂在硬质合金混合料表面吸附行为的研究

重点研究了几种不同的表面活性剂在硬质合金混合料表面的吸附行为。研究表明:表面活性剂在硬质合金粉末/正己烷体系中的吸附过程很快,且不同的表面活性剂对硬质合金粉末的吸附效果各有不同。初步研究了表面活性剂在不同的温度下对试验的影响。在这些表面活性剂中,表面吸附能力由大至小依次为油酸、硬脂酸、十六醇、甲基丙烯酸十八酯、十八胺,其中常温下油酸的最大吸附量为12.94×1019个/g。     

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。     

掺杂稀土的高速钢预合金粉对WC基钢结硬质合金组织和性能影响

钢结硬质合金是一种性能介于硬质合金与高速合金钢的材料,可以取代部分传统硬质合金与工模具钢在模具和切削刀具领域的应用。本研究采用气雾化法制备稀土掺杂高速钢预合金粉作为钢结硬质合金的粘结相,制备了掺杂稀土的WC基钢结硬质合金,用扫描电子显微镜观察了样品的显微组织和断口形貌,并对合金的密度、硬度、抗弯强度和冲击韧性进行了检测。研究结果表明,在高速钢预合金粉中掺杂稀土元素能提高WC基钢结硬质合金的密度,改善其硬度、抗弯强度、冲击韧性等力学性能;添加Ce元素的效果好于Y元素;采用掺杂稀土元素Ce的高速钢预合金粉制备的WC基钢结硬质合金力学性能优于传统球磨混料法掺入稀土元素Ce制备的WC基钢结硬质合金。     

纳米硬质合金粉的桥接团粒对粉末成形影响

采用汞压仪和AMT-2400孔径分析仪,研究纳米硬质合金粉末\