退火热处理对WC-6%Co超细晶硬质合金抗弯强度的影响

本文制备了两种掺加不同晶粒长大抑制剂的WC-6%Co(质量分数)超细晶硬质合金,实验研究了退火热处理对其抗弯强度的影响。结果显示:两种超细晶硬质合金磨削加工后的试样表面产生了约400 MPa的残余压应力,退火热处理降低了表面残余压应力,从而降低了试样抗弯强度。复合添加Cr₃C₂、VC、TiC晶粒长大抑制剂的实验合金经退火热处理的试样的抗弯强度比未处理试样平均降低17.7%;复合添加Cr₃C₂、VC晶粒长大抑制剂的试验合金经退火热处理的试样抗弯强度比未处理试样平均降低11.7%,抗弯强度的降幅与合金试样表面残余压应力的降幅密切相关。     

双峰WC制备的WC-6%Co粗晶硬质合金组织结构与性能关系的研究

本文以WC-6%Co硬质合金为研究对象,通过混合两种不同粒度的WC粉末获得双峰分布的WC粉末原料,研究了两组WC原料比例对WC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响规律,并对不同组织结构硬质合金中的WC晶粒生长、断口形貌进行了分析。结果表明:通过混合不同粒度的WC粉末,可以获得不同组织结构的粗晶WC-6%Co硬质合金,即均匀结构和非均匀结构硬质合金;粗晶WC-6%Co硬质合金中大WC晶粒因具有更大的生长驱动力而更容易粗化,粗大WC晶粒普遍是穿晶断裂;粗细WC晶粒在适当比例条件下,非均匀结构(双晶结构)硬质合金具有比匀晶结构更好的断裂韧性。     

碳含量对粗晶硬质合金性能的影响

通过对粗晶合金性能的检测和金相组织的观察,研究了碳含量对粗晶硬质合金性能的影响。结果表明,碳含量对粗晶硬质合金性能有明显的影响;本实验条件下的合金,通过控制较高的碳含量,可得到兼有高硬度和高韧性的粗晶合金。     

热处理对超细晶硬质合金性能的影响

通过热处理改变硬质合金钴相组织,是目前提高材料强韧性的研究重点。本文以0.8μm WC-10%Co超细晶硬质合金为研究对象,采用不同的热处理(快冷+回火)工艺制度,制备超细晶硬质合金,并检测合金力学性能和粘结相成分的变化。研究结果表明,合理的热处理工艺可提高合金的断裂韧性,但热处理过程中易引起硬质合金超细晶晶粒长大,导致硬度和抗弯性能降低。     

烧结温度对WC-15%(Co-Ni)粗晶硬质合金组织及性能的影响

本文以WC-15%(Co-Ni)粗晶硬质合金为研究对象,采用扫描电镜、金相组织观察、硬度、钴磁、矫顽磁力、密度、横向断裂强度、断裂韧性测试等试验手段,研究了不同烧结温度对合金的组织结构及性能的影响。结果表明:烧结温度对WC-15%(Co-Ni)合金组织结构有明显的影响,随着温度的升高,晶粒尺寸逐渐增加,粗细晶尺寸差异减小;烧结温度对WC-15%(Co-Ni)合金性能有较大影响,随着温度的升高,磁力值下降,而硬度、横向断裂强度和断裂韧性呈现先增加后降低的趋势;本实验条件下的WC-15%(Co-Ni)粗晶合金烧结温度在1 460℃时综合性能最佳。     

添加Al_2O_3对粗晶WC-10%Co硬质合金力学性能和显微结构的影响

以超粗碳化钨粉和球形钴粉为原料,通过在粗晶WC-10%Co基体中加入细微Al2O3颗粒,通过低压烧结制备粗晶硬质合金。采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察合金微观形貌,测定抗弯强度、冲击韧性、硬度等力学性能。结果表明:添加一定含量的Al2O3可以使硬质合金的晶粒细化,晶粒形貌趋向球化而且分布均匀,因为球化WC晶粒和较大的Co相平均自由程的存在使得裂纹产生偏转、分叉和不连续现象,从而提高硬质合金的抗弯强度,冲击韧性和耐磨性。添加是质量分数0.4%的Al2O3使合金的抗弯强度从2 492 MPa提升到2 832 MPa,冲击韧性从6.18 J/cm2提升到7.52 J/cm2。     

低压烧结温度对YG15粗晶硬质合金性能的影响

采用低压烧结方法制备YG15粗晶硬质合金,研究了烧结温度对硬质合金组织和性能的影响,采用扫描电子显微镜观察硬质合金显微组织,固体密度测量组件测试合金致密度,采用洛氏硬度计、万能试验机、矫顽磁力计分别测试合金的洛氏硬度、抗弯强度和矫顽磁力。对不同烧结温度下的性能比较分析得出:YG15粗晶硬质合金的孔隙度A02B00C00,硬度86.0~88.1 HRA,抗弯强度3 018~3 426 MPa,矫顽磁力5.45~6.20 k A/m,1 360、1 375℃低压烧结时,合金的密度、硬度和抗弯强度都较高,而1 390、1 400℃低压烧结时性能下降,1 375℃是YG15粗晶硬质合金的最佳烧结温度。     

工艺条件对WC-12%Co超细硬质合金性能的影响

采用不同粒度的WC粉,加入VC、Cr3C2做抑制剂,制备WC-12%Co超细硬质合金。采用D60-25型钴磁仪测量合金磁饱和,利用排水法测定合金密度,采用三点弯曲法在CMT4504拉伸机上检测合金的抗弯强度,试样抛光后在JEOL-6701F扫描电镜下观察合金的显微组织。研究了不同的WC粉末粒度、球磨时间、烧结工艺对WC-12%Co的超细硬质合金性能的影响。结果表明:过压烧结可明显提高合金抗弯强度、硬度和密度;随着球磨时间的增加,合金硬度不断上升,抗弯强度先增后减;采用0.55μm粒度WC粉制备的合金的硬度明显高于0.70μm粒度WC粉制备的合金。在本次实验中,选用0.55μm的WC粉末原料,混合料球磨85 h,通过过压烧结,可制备出性能优良的WC-12%Co超细硬质合金,硬度HV≥1 800,抗弯强度≥3 400 N/mm2。     

WC-10%Co粗晶硬质合金烧结温度与保温时间的优化

本文采用大批生产随机抽样的方法,研究了烧结温度和保温时间对WC-10%Co粗晶硬质合金组织和性能的影响,并对磁力、硬度的均值和极差进行分析,结果表明：烧结温度从1 400℃提高到1 500℃、保温时间从60 min延长到120 min,均利于碳化钨晶粒长大。采用不同烧结制度烧结同批次试样,试样磁力均值差异小于0.5 kA/m,硬度HRA均值差异小于0.4,磁力、硬度平均值对烧结温度和时间敏感度低。烧结温度1 450℃、保温时间60 min较烧结温度1 500℃、保温时间120 min,磁力极差均值从1.14 kA/m下降至0.86 kA/m,下降幅度约为24.6%,硬度HRA极差均值从1.08下降至0.52,下降幅度约为51.9%,极差指标可帮助选择合适的烧结温度和保温时间,以使产品获得更均匀的组织结构,利于产品质量稳定性控制。     

复合添加Cr_3C_2/NbC对超细晶WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

采用真空烧结方式制备超细晶WC-10%Co硬质合金,研究了复合添加晶粒长大抑制剂Cr3C2/NbC对合金组织及性能的影响。结果表明:在1400℃烧结条件下,添加剂的组成为0.4%Cr3C2+0.3%NbC时(文中含量均为质量分数),合金具有最好的综合力学性能,抗弯强度可达1951MPa、硬度1615HV30;WC平均晶粒尺寸为490nm。经SEM观察并通过EDS发现,抑制剂Cr3C2/NbC固溶到粘结相Co中,改变界面能,限制WC晶粒的长大;同时,也会降低WC在粘结相Co中的溶解度,从而起到细化晶粒的作用。     

冷却速度对WC-0.5%TaNbC-6%Co合金组织结构及性能的影响

本文采用SEM-EDS、SEM-EBSD等手段研究了冷却速率对WC-0.5%TaNbC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响,阐述了冷却速度对TaNbC固溶体形貌的影响规律,探讨了其作用机理。实验结果表明,随着冷却速度的增加,硬度增加,KIC呈小幅下降趋势。烧结合金表面Co含量随冷却速度的增加急剧减少。随着冷却速度增加,TaNbC固溶体聚集区域面积缩小,TaNbC固溶体聚集点增多,TaNbC晶粒间的取向差异增大。增加冷却速度可以增加液相过冷度,使得临界形核能降低,导致临界形核尺寸减小,同时形核率增大,其析出物将会体积缩小、数量增多,使得TaNbC固溶体呈分散分布。车削1Cr18Ni9Ti不锈钢实验结果表明,随着冷却速度的增加,WC-0.5%TaNbC-6%Co合金刀片的切削寿命呈先增加后下降趋势,在40℃/min时耐磨寿命最高。在相近的强度和韧性下,合金基体硬度的提高、TaNbC固溶体聚集改善以及合金基体组织结构均匀性提高,导致合金切削寿命提升。     

VC对WC-6.5%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了添加0～2.0%(质量分数)晶粒长大抑制剂VC对硬质合金组织和性能的影响。结果表明,VC的加入使合金的硬度提高,强度下降,WC晶粒尺寸从未添加VC的0.5～1μm减小到添加2.0%VC时的0.15μm左右。在WC与粘结相Co的晶界析出的脆性相(W,V)Cx起到了细化了WC晶粒的作用,但是由于其本身的脆性,使合金的强度下降。VC添加量为0.5%时,合金的硬度为93.0HRA,断裂韧性为11.2MPa.m1/2,其综合性能最高。     

烧结温度对WC-14TiC-8Co超细硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备了WC-14TiC-8Co超细硬质合金,研究了不同的烧结温度对WC-14TiC-8Co超细硬质合金组织和性能的影响。结果表明,随着烧结温度从1300℃升高到1410℃,合金的晶粒逐渐长大,合金的密度、抗弯强度随温度上升呈现出持续升高的走势,而硬度表现出先升后降的走势;当烧结温度为1380℃、保温时间为40min时,WC-14TiC-8Co超细硬质合金获得了最佳综合性能,其密度、抗弯强度和硬度值分别达到11.49g·cm~(-3)、1482MPa和92.8HRA,合金的组织为WC+(Ti,W)C+γ+少量η相,升温过程中的缺碳现象是η相形成的主要原因。     

球磨时间对WC-7%Co-3%Ni硬质合金组织和性能的影响

以WC-7%Co-3%Ni硬质合金为研究对象,WC-10%Co硬质合金为对比标样,研究球磨时间对WC-7%Co-3%Ni硬质合金的组织和性能的影响。研究表明,随着球磨时间的增加,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的粘结相分布逐渐均匀,WC晶粒变细,钴磁降低,矫顽磁力升高,硬度升高,抗弯强度升高,断裂韧性降低。与WC-10%Co硬质合金相比,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的WC晶粒更细,并且有较多"钝化态"的WC晶粒。在球磨22 h时,WC-7%Co-3%Ni硬质合金的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为89.9 HRA、3 973 N/mm²、13.41 kN/mm^3/2,WC-10%Co硬质合金的分别为90.3 HRA、2 626 N/mm²、12.77 kN/mm^3/2,前者在抗弯强度和断裂韧性方面具有明显的优势。     

Cr_3C_2对WC-6.5％Co硬质合金组织和性能的影响

通过向WC-6.5%Co硬质合金中添加0%～2.0%的晶粒长大抑制剂Cr_3C_2,研究了其对硬质合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,Cr_3C_2的添加细化了WC晶粒,但不能完全抑制WC晶粒的异常长大。Cr_3C_2使合金的硬度提高,但是却降低了合金的致密度和抗弯强度。Cr_3C_2添加量为0.5%时,合金的综合性能最好。     

WC-10%Co合金烧结过程中组织演变与矫顽磁力变化

利用矫顽磁力研究了两种不同WC粒度的WC-10%Co合金在烧结过程中组织演变。合金在1 200～1 450℃之间5个不同温度进行烧结,研究了不同温度下孔隙收缩、液相迁移、组织均匀化以及矫顽磁力变化。发现烧结过程中硬质合金组织分布经历了相对均匀到不均匀再到均匀的过程,与此同时合金的矫顽磁力经历了降低、升高再降低的过程,并且WC粒度越细的合金该现象越明显。实验结果表明合金组织越均匀其矫顽磁力越高。建立了优化的硬质合金矫顽磁力模型,模型表明硬质合金矫顽磁力由Co的磁畴以及WC/Co界面面积决定,而WC/Co界面面积受WC粒度和Co分布的影响。该模型可以很好的解释组织均匀性与矫顽磁力之间的联系。     

Influence of Deep Cryogenic Treatment on Microstructures and Mechanical Properties of an Ultrafine-Grained WC-12Co Cemented Carbide

Effect of deep cryogenic treatment(DCT) on the microstructures and mechanical behavior of ultrafine-grained WC-12 Co cemented carbide was investigated by using XRD, SEM, and DSC. The phase transformations of pure Co and binder phase Co in cemented carbide were analyzed in detail to correlate the strengthening mechanism with its a→ε phase transition. The results show that DCT resulted in a slight increase in hardness and bending strength of ultrafinegrained WC-12 Co cemented carbide. For the ultrafine-grained cemented carbide after DCT, there is no significant change in the microstructure and the elemental distribution of the cemented carbides, but the fractured morphology shows a feature of plastic deformation. In the cases of pure Co and the binder phase Co in WC-12 Co cemented carbide, they exhibit different features of phase transformation. The improvement of mechanical property of cemented carbide can be attributed to the increased amount of e-Co in WC-12 Co composites after DCT.     

淬火回火热处理对WC-25%Co硬质合金组织与性能的影响

本文选用钴含量25%的WC-Co硬质合金,在1 250℃,真空条件下,对合金进行淬火,并于500℃回火,研究了淬火回火热处理对WC-25%Co硬质合金组织与性能的影响。研究结果表明,经1 250℃真空淬火并于500℃回火后,合金粘结相Co中面心立方结构α-Co的含量趋近于100%,WC平均晶粒尺寸保持不变,而WC晶粒邻接度明显减小,粘结相Co中固溶的W原子数量显著提高,裂纹的萌生和扩展受到抑制,合金的韧性获得改善。热处理后合金的矫顽磁力值和钴磁降低,合金中出现了明显的细小孔洞,其密度和硬度略微降低,但是合金抗弯强度由3 300 MPa提高至3 500 MPa。