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。     

稀土添加剂对WC—20（Fe／Co／Ni）硬质合金性能的影响

在铁镍部分低钴的基础上，采用常规硬质合金生产工艺、用不同含量的混合稀土作为添加剂进行了实验。结果表明，添加稀土可使合金硬度有较为明显的提高，对抗弯强度也有一定的影响，当稀土添加量为０．２％时，合金抗弯强度提高达５．８％左右；此外，加入稀土后，合金的耐磨性亦有所增强。     

稀土对WC—8Ni硬质合金性能影响的研究

研究了添加微量稀土氧化物对ＷＣ－８Ｎｉ硬质合金物理机械性能的影响。在用Ｘ射线衍射、扫描电镜及透射电镜等手段对含稀土ＷＣ－８Ｎｉ合金进行显微结构分析的基础上，探讨了稀土在合金中的分布状态、对组织结构的影响及其强化机理。并指出，通过添加微量稀土氧化物，可使ＷＣ－８Ｎｉ硬质合金的物理机械性能接近和达到ＹＧ８的水平。     

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。     

稀土对硬质合金作用机理的研究

采用透射电镜、俄歇能谱及X射线衍射等手段,研究了稀土在硬质合金中的分布形态及存在方式、合金界面元素分布情况及粘结相中溶质原子的浓度变化.结果表明:稀土相阻止了W、Ti等溶质原子在粘结相中的溶解析出过程,增强了对粘结相的固溶强化作用.     

稀土对WC－8Ni硬质合金性能影响的研究

研究了添加微量稀土氧化物对ＷＣ－８Ｎｉ硬质合金物理机械性能的影响。在用Ｘ射线。射、扫描电镜及透射电镜等手段对含稀土ＷＣ－８Ｎｉ合金进行显微结构分析的基础上，探讨了稀土在合金中的分布状态、对组织结构的影响及其强化机理。井指出，通过添加微量稀土氧化物，可使ＷＣ－８Ｎｉ硬质合金的物理机械性能接近和达到ＹＧ８的水平。     

稀土元素对WC—Ni硬质合金性能的影响

研究了稀土元素对Ｎｉ代Ｃｏ硬质合金性能的影响，结果表明，稀土元素可使ＷＣ－８％Ｎｉ硬质合金的性能大大提高，因而使其可以在许多领域取代传统的ＷＣ－Ｃｏ硬质合金。     

添加剂对硬质合金性能的影响

本文综述了向硬质合金中加入稀土元素、金属和金属碳化物对硬质合金性能的影响。指出添加稀土元素的硬质合金由于性能好,使用范围广,有着很好的发展和应用前景。     

稀土硬质合金研究进展

稀土金属及化合物具有诸多的优异性能,将稀土元素以一定的方式加入到普通硬质合金中不仅能提高合金的硬度、抗弯强度和断裂韧性同时能够净化界面和改善硬质相与黏结相的湿润性.并且添加了稀土的硬质合金能够在现代科学技术的各领域发挥出独特的作用,故对稀土硬质合金做更加全面和系统的研究也成为必要.文中综述了稀土硬质合金的发展现状、介绍了稀土的添加形态和方法、稀土元素对硬质合金组织影响,最后对硬质合金的研究方向和趋势做了一定程度的介绍.      

稀土对硬质合金作用机理的研究

采用透射电镜、俄歇能谱及X射线衍射等手段，研究了稀土在硬质合金中的分布形态及存在方式、合金界面元素分布情况及粘结相中溶质原子的浓度变化。结果表明：稀土相阻止了W、Ti等溶质原子在粘结相中的溶解析出过程，增强了对粘结相的固溶强化作用。     

稀土元素对WC－Ni硬质合金性能的影响

研究了稀土元素对Ｎｉ代Ｃｏ硬质合金性能的影响。结果表明，稀土元素可使ＷＣ－８％Ｎｉ硬质合金的性能大大提高，因而使其可以在许多领域取代传统的ＷＣ－Ｃｏ硬质合金。     

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。     

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。     

基于Voronoi图的WC基硬质合金微观结构建模及优化

微观结构是影响硬质合金硬度、断裂韧性等性能的重要因素。鉴于Voronoi图可以表征晶粒形态且具有良好的可控性，提出一种基于Voronoi图的WC基两相硬质合金微观结构建模方法。引入扰动法建立赋有WC平均晶粒尺寸特征的初始Voronoi图；考虑硬质合金存在部分晶粒尺寸差异大、尺寸跨度大的情形，提出基于修改Voronoi种子点局部分布密度以控制晶粒尺寸的单元抽取法和选择投放法，结合二者建立晶粒尺寸分布调控模型；针对模型中粘结相体积分数和邻接度的误差不可控问题，建立关于两个参数的多目标优化函数，采用多目标遗传算法（NSGA-Ⅱ）进行优化。结合案例分析，结果表明：模型的WC晶粒尺寸分布误差总体控制在6%以下，未优化的各参数误差大于5%,NSGA-Ⅱ优化后，WC平均晶粒尺寸误差小于3%，粘结相体积分数和邻接度的误差减小至2%以下，且模型表征了硬质合金真实微观结构的随机性，验证了建模方法的可行性，为硬质合金后续的力学性能预测和微观结构优化提供误差可控的基础模型。     

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。     

湿磨时间对低钴超细硬质合金硬度和抗弯强度的影响

为进一步提升低钴含量6%(质量分数)超细硬质合金的质量和生产稳定性,本文就超细硬质合金混合料生产工艺参数中湿磨时间对超细合金微观结构及其硬度和抗弯强度的影响进行了初步探讨.结果表明:对于生产低钴超细硬质合金来说,混合料长时间湿磨主要起混合均匀和活化作用,而对混合料粉末的破碎作用较小,但若湿磨时间过短(<60 h),则容易在合金中形成微孔隙和钴池现象,而湿磨时间过长(>90 h)又容易在合金中形成晶粒长大和夹粗现象,最终都影响到低钴超细硬质合金的硬度和抗弯强度.     

微观组织结构对TiAl合金高温氧化行为的影响

通过分析不同微观组织TiAl合金在850℃下的恒温氧化行为,揭示了不同微观组织TiAl合金的高温氧化机制。研究表明,近γ组织和双态组织TiAl合金表现出优异的高温抗氧化性,850℃恒温氧化100h后,样品表面氧化膜厚度分别为13.78、12.81μm,而全片层组织TiAl合金在同等条件下的氧化膜厚度为19.06μm。经850℃氧化100 h后,不同微观组织TiAl合金表面均形成了不具有保护作用的TiO₂/Al₂O₃混合氧化层。全片层组织TiAl合金高温抗氧化性不足的主要原因是基体中存在过多的原子扩散通道(片层晶界和板条相界),导致大量的氧进入基体发生氧化反应,而近γ组织和双态组织中原子扩散通道明显减少,且存在大量抗氧化性能优异的γ晶粒,显著降低了氧扩散与氧化速率,从而提高了TiAl合金的高温抗氧化性能。