η相粉末的加入对WC-10Co硬质合金组织与性能的影响

通过向WC-10Co混合粉末中加入2%和4%质量分数的η相粉末和等摩尔量的炭黑,经过传统的粉末冶金工艺制备含板状WC晶粒的硬质合金,研究η相碳化反应过程以及η相粉末加入量、η相粉末在基体中球磨时间对合金组织与性能的影响。结果表明:加入少量的η相粉末及等摩尔量的工业炭黑后,WC-10Co中的WC晶粒出现了明显的板状特征,随η相粉末加入量增多,板状WC晶粒数量增多;在总球磨时间不变的前提下,随η相粉末在基体中球磨时间增加,板状WC晶粒的分布越来越均匀。所得到的板状WC晶粒是η相在950~1 200℃之间与WC-Co基体中扩散来的C原子碳化反应后生成不同形貌的WC孪晶得来的,且碳化速度是影响WC孪晶形貌的关键因素。相对于相同Co含量的传统硬质合金,板状WC晶粒均匀分布的硬质合金密度基本保持不变,硬度提高0.7%,强度提高6%,断裂韧性提高17%。     

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。     

粉末冶金法制备WC-Ni3Al复合材料的组织与性能

在WC粉末中直接添加Ni、Al元素粉末,通过在液相烧结过程中反应合成Ni3Al来制备WC-Ni3Al复合材料,对该材料进行组织结构观察及力学性能测定,分析铝含量对合金致密化和镍铝相形成种类的影响,并对材料的抗氧化性能进行测试。结果表明,制备的WC-Ni3Al复合材料具有圆钝的WC晶粒形貌,粘结相中除Ni3Al相外还有少量的NiAl和Ni相;铝含量对WC-Ni3Al材料致密度的影响主要与高熔点的NiAl的形成量有关。与普通WC-15Ni硬质合金的抗弯强度(1 900 MPa)和硬度(82.6 HRA)相比,WC-15Ni3Al复合材料具有低的室温抗弯强度和高的硬度,分别为1 170 MPa和86.5 HRA。随Ni3Al含量(质量分数)从15%增加到30%,WC-30Ni3Al复合材料的室温抗弯强度增加,而硬度降低,分别为1 660 MPa和81.7 HRA,其高温抗氧化性能比WC-30(Co-Ni-Cr)硬质合金提高1个数量级。     

ZrO_2(3Y)及CeO_2对细晶WC-6%Co硬质合金组织和性能的影响

采用费氏粒度分别为2.5μm和1.0μm的WC粉和Co粉为原料粉末,以ZrO_2(3Y)、CeO_2为添加剂,制备WC-6%Co硬质合金试样,研究了不同添加剂对WC-6%Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明,ZrO_2(3Y)呈球形弥散分布于粘结相中,提高了硬质合金的抗弯强度,但对WC晶粒度无明显影响;CeO_2能细化WC晶粒,减小硬质合金的孔隙,使硬质合金组织分布均匀,抗弯强度提高。     

稀土Y,Ce及其添加方式对硬质合金显微结构与性能的影响

采用在还原碳化法制备WC粉末前添加稀土氧化物Y2O3或CeO2,以及在WC与Co粉末混合球磨时加入该稀土氧化物两种不同的方式,在WC-10Co硬质合金中添加稀土元素,利用金相显微镜和扫描电镜观察稀土硬质合金的组织形貌与显微结构,采用X射线衍射仪(XRD)和电子探针对合金的相成分与微区成分进行分析,并测试合金的硬度、断裂韧性与磁性能,研究稀土及其添加方式对硬质合金结构与性能的影响。结果表明,无论以何种方式添加Y2O3或CeO2,最终制备的硬质合金中稀土元素都与氧共存,并以球形颗粒的形式弥散分布于硬质合金的钴粘结相中。稀土硬质合金中WC晶粒球化趋势明显,WC/WC的邻接度由0.6降低至0.39,断裂韧性由12.8 MPa?m1/2提高至16.7 MPa?m1/2。球形、弥散分布的稀土氧化物颗粒会破坏合金结构的连续性,导致合金强度降低。     

Y_2O_3对硬质合金晶粒尺寸和摩擦磨损性能的影响

研究了稀土Y2O3对WC-10Co硬质合金晶粒尺寸、矫顽力的影响,对比了Y2O3含量0.10%(质量分数,下同)和0.30%硬质合金的摩擦磨损性能。结果表明:微量Y2O3能细化WC晶粒,有效改善合金的硬度,影响硬质合金的磁性能。低于0.15%时,WC-10Co合金晶粒尺寸随着Y2O3增加而明显细化,硬度显著增加;Y2O3含量达到0.2%以上,WC-10Co合金的晶粒尺寸基本稳定,硬度也变化不大。在相同条件下,细晶粒0.30%Y2O3的WC-10Co硬质合金比0.10%Y2O3的WC-10Co硬质合金的摩擦因数稍高,但磨损体积损失低于0.10%Y2O3合金。     

从硬质合金微观结构和性能对湿磨工艺的敏感性评价WC粉末的内在质量

以XLWC25型WC粉末为原料,采用滚动湿磨和搅拌湿磨工艺经过不同的湿磨时间制备5组WC-6Co硬质合金。从合金微观组织结构参数(平均晶粒度、邻接度、晶粒分布)和力学性能对湿磨工艺的敏感度方面,探讨了硬质合金关键原材料WC粉末内在质量的评定方法。结果表明,合金微观组织结构和力学性能对湿磨工艺变化的敏感度较低,在一定程度上反映了XLWC25型WC粉末具有较好的内在质量。采用搅拌湿磨工艺,湿磨6¹0 h,WC-6Co合金的微观组织结构均匀性和综合性能可达到最佳状态,优于滚动湿磨58 h制备的参比合金的综合性能。     

超细晶WC-Co硬质合金制备技术的研究

以经喷雾转化、煅烧、低温还原碳化工艺制备出的纳米晶WC-6%Co复合粉末为原料,不添加晶粒长大抑制剂,经湿磨、成形和压力烧结工艺,成功制备出WC晶粒度在400nm左右的超细晶WC-Co硬质合金,并与传统工艺制备的合金进行性能对比。结果表明:复合粉末制备的合金中WC晶粒大小、组元分布更加均匀,晶粒无异常长大现象,强度和硬度均高于传统工艺制备的合金。     

Ni含量对WC-Co-Ni硬质合金的力学性能和耐腐蚀性能的影响

以WC、Co和Ni为原料,采用粉末冶金法制备不同镍钴比的硬质合金试样,研究了试样的微观组织,分析了试样的硬度、耐磨系数、抗弯强度和断裂韧性等力学性能,并通过电化学实验探究其耐腐蚀性能。结果表明,随着Ni含量的增加,WC-Co-Ni硬质合金的硬度、耐磨系数及抗弯强度均持续降低,断裂韧性先增加后降低。成分为WC-10%Co、WC-9%Co-1%Ni和WC-7%Co-3%Ni的三组试样的微观晶粒组织较为均匀细小,而其余试样微观晶粒组织粗大。通过在pH=7的3.5%NaCl溶液中的电化学实验可知,随着Ni含量的增加,WC-Co-Ni硬质合金试样的耐腐蚀性能增强。WC-7%Co-3%Ni合金试样的综合力学性能最佳,同时考虑到试样的耐腐蚀性能,优化配方后的合金可以更好地提高盾构刀具的工作寿命。     

CeO2/Cr3C2对WC-Co-Ni基硬质合金电化学腐蚀行为的影响

为了探讨WC-Co-Ni基合金腐蚀性能提升路径,采用相同基础原材料,制备WC-6Co-6Ni、WC-6Co-6Ni-1.0Cr₃C₂、WC-6Co-6Ni-1.0CeO₂和WC-12Co-1.0CeO₂等4种合金。分别在NaOH(pH=13)、Na₂SO₄(pH=7)和H₂SO₄(pH=1)等3种腐蚀介质中对4种合金进行电化学阻抗谱和动电位极化曲线测试。结果表明,腐蚀介质对合金耐腐蚀性能及其腐蚀机理具有重大影响,合金添加剂Cr₃C₂和Ni能够提升WC-Co-Ni基硬质合金在Na₂SO₄中性介质中的耐腐蚀性能,而在WC-6Co-6Ni合金中添加1.0%Cr₃C₂会降低合金在NaOH介质中耐腐蚀性能;WC晶粒相对细小的WC-12Co-1.0CeO₂合金在NaOH介质...     

高温中颗粒WC粉及其WC-6Co合金的组织和性能

采用高温氢还原工艺制备中颗粒钨粉,经添加适量炭黑球磨混合后,分别置于管式石墨通氢碳化炉中于1950和1680℃长时间碳化获得高温中颗粒WC粉和普通中颗粒WC粉末,继而在H2保护气氛下于1470℃的温度下烧结制备出WC-6%Co(质量分数)烧结体。通过费氏粒度仪和马尔文粒度分布仪分别测定了WC粉体的平均粒度和粒度分布,采用X射线衍射(XRD)分析了碳化产物的相成分。用扫描电镜(SEM)观察了粉末的形貌和烧结体的显微组织结构,按硬质合金性能测试标准对WC-6%Co烧结体的物理和力学性能进行了测定;研究了高温WC粉对低钴硬质合金性能的影响,并与普通工艺生产的YG6合金的性能进行了对比分析。结果表明,高温氢还原工艺制备的中颗粒钨粉粒度均匀,经高温碳化后所获WC粉粒度粗化,颗粒尺寸均匀,且颗粒表面光滑、发育完整、亚晶粗大、晶格缺陷少、碳化完全、纯度较高。高温WC粉制备的WC-6%Co合金的显微组织均匀,且WC硬质相晶形完整,平均晶粒度2.0～2.5μm,硬度和抗弯强度分别为HRA90.0和3000 MPa,综合性能优于YG6牌号合金性能,因而在地矿工具、切削刀具,冲压模具等领域有较高的应用价值。     

合金添加剂对WC基硬质合金氧化行为及其关联特性的影响

为了同步改善合金的高温抗氧化性能及物理与力学性能,设计WC-6Co-6Ni、WC-6Co-6Ni-1Cr₃C₂、WC-6Co-6Ni-1CeO₂和WC-12Co-1CeO₂等4组WC基硬质合金,分别对应1^#～4^#合金,对比研究合金的微观结构、物理与力学性能和700℃连续16 h的氧化行为。结果表明,CeO₂弥散相的存在不会导致WC基硬质合金强度降低,合金硬度遵循复合材料硬度及晶粒度和各相体积分数的耦合作用规律。4组合金中,4^#合金的硬度最高,其次为2^#合金,Co、Ni黏结金属对硬质合金硬度的影响显著。Cr₃C₂和CeO₂添加剂均可显著改善700℃下合金的抗氧化性能,但Cr₃C₂的改善效果明显优于CeO₂。在WC基硬质合金中添加适量的Cr₃C...     

碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响

通过添加W粉或C粉调整WC原料粉末的总碳含量(质量分数)为6.04%~6.16%,采用低压烧结法制备WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金。采用光学金相显微镜、X射线衍射、扫描电镜等,研究碳含量对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金组织结构及性能的影响。结果表明:在WC-Ni系合金中添加适量的Cr元素,得到无磁WC-Ni硬质合金,并且其无磁特性不随合金中碳含量的变化而发生转变。WC粉末的总碳含量为6.04%~6.16%时WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金为二相区的正常组织,只存在WC相和Ni相,没有石墨夹杂或η相;而且在此二相区范围内WC的碳含量变化对WC-9Ni-1Cr细晶硬质合金的耐腐蚀性没有明显影响。随WC粉末的碳含量增加,合金硬度(HRA)与密度都逐渐降低,但降低幅度较小,而合金的抗弯强度逐渐提高。碳含量由6.04%增加至6.16%时,抗弯强度由2 250 MPa提高到2 850 MPa,提高26.6%。     

烧结温度对WC-6.1Co超粗合金微观结构及性能的影响

采用传统的低压烧结工艺制备了WC-6.1Co超粗硬质合金,并通过光学金相观察和力学、物理性能检测研究了烧结温度对该硬质合金的微观结构以及性能的影响规律。结果表明:低压烧结制备的合金中WC晶粒度随烧结温度的升高而增大,WC晶粒孔隙始终较少,且棱角较鲜明,组织发育完整。此外,虽然磁力和导热系数随烧结温度的升高分别单调下降和增加,但烧结温度为1430℃时,WC-6.1Co超粗硬质合金的强度和硬度较高,具有最优的综合性能。     

碳含量对WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织和性能的影响

为探究碳含量对Co-Ni复合粘结相粗晶硬质合金组织与性能的影响,采用光学显微镜、洛氏硬度计、矫顽磁力计和钴磁测量仪研究了不同碳含量下WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织结构与性能的变化规律.结果表明:随着球磨时间增加,合金的矫顽磁力增加,在球磨22 h时矫顽磁力达到最大值.随着碳含量增加,WC晶粒形貌表现为棱角更加分明...     

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。     

WC-6Co-1.5Al合金高能球磨-电场活化烧结工艺的研究

采用高能球磨-电场活化烧结工艺制备了WC-6Co-1.5Al超细晶硬质合金块体,并对球磨粉末特性,以及合金的微观组织进行了分析测试。研究结果表明,WC-6Co-1.5Al复合粉末的球磨过程是一个晶粒逐渐细化、晶格畸变逐渐增加、粉末体系能量逐渐增大的过程;利用电场活化烧结技术能在电流为1 560 A,压力为30 MPa,烧结时间为6 min的情况下获得较为致密的硬质合金块体;合金中WC晶粒分布均匀,且没有出现异常长大现象。     

研磨体材质对WC-6％Co硬质合金显微组织及性能的影响

分别采用ZLT15牌号合金(WC-20％TiC-13％Co)和传统YG6X牌号合金(WC-6％Co)两种材质研磨体球磨混合料,并在其他工艺条件相同的情况下制备了WC-6％Co硬质合金试样.通过检测合金试样的矫顽磁力、比饱和磁化强度、横向断裂强度、维氏硬度和断裂韧性,分析其金相组织及WC晶粒度分布,并采用SEM-EDS分...     

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。     

以紫钨为原料制备超细WC-Co硬质合金

超细硬质合金具有高硬度、高耐磨性等优异性能,保证超细硬质合金的晶粒度小而且均匀的一个关键因素就是以粒度细小、分布均匀的超细WC粉末为原料。超细WC粉末的制备过程中,常用的氧化物原料为蓝钨,以紫钨为原料的制备工艺报道较少。采用相同的工艺,分别以蓝钨和紫钨为原料制备出超细WC粉末,并采用相同工艺制备出超细硬质合金,对两种产品性能进行对比,发现以紫钨为原料制备出的超细硬质合金晶粒度小,强度和硬度高,具有较好综合性能。