Effects of graphite on the microstructure and properties of ultrafine WC-11Co composites by spark plasma sintering

Ultrafine WC-11Co hard metals added with different proportions of graphite were prepared by spark plasma sintering at 40 MPa/1200°C for 5 min,and the influence of graphite as free carbon on the microstructure and mechanical properties were investigated.The XRD analysis showed that decarbonization could be prevented by adding graphite.Compact hard metals composed of finer and more homogeneous WC grains with little flaws can be achieved after 0 wt.% to 1.5 wt.% graphite was added.The hardness and fracture toughness increase initially with increasing graphite content,and with over 1.5 wt.% they descend due to coarse grains and more defects.Therefore,1.5 wt.% graphite is the optimal addition content in view of the hardness and transverse rupture toughness.Furthermore,the coercive force decreases while the saturated magnetic intensity increases with the increase of graphite content.     

Effect of VC and NbC additions on microstructure and properties of ultrafine WC-10Co cemented carbides

The nanocomposite WC-Co powders were prepared through planetary ball milling method. Effects of grain growth inhibitor addition and the vacuum sintering parameters on the microstructure and properties of ultrafine WC-10Co cemented carbides were investigated using X-ray diffractometer, scanning electron microscope and mechanical property tester. The results show that VC and NbC additions can refine the WC grains, decrease the volume fraction of Co₃W₃C phase in ultrafine WC-10Co cemented carbides, and increase the hardness and fracture toughness of the base alloys. After sintering for 60 min at 1400 °C, the average grain size and hardness of ultrafine-grained WC-10Co-1VC cemented carbide are 470 nm and HRA 91.5, respectively. The fracture toughness of cemented carbide WC-10Co-1NbC alloy is over 7 MN·m^?3/2.     

纳米晶WC-10Co复合粉末的烧结致密化行为

研究了机械合金化纳米晶WC-10Co复合粉末的真空烧结致密化行为和一般规律.结果表明:烧结温度的提高和烧结时间的延长有利于样品的烧结致密化过程,在1 275～1 300℃致密化速度快,在1 300℃,15 min左右致密化过程已基本完成;VC、Cr3C2等复合晶粒长大抑制剂含量的增加不利于致密化过程;新型晶粒长大抑制剂A可以更有效地阻碍晶粒长大;纳米晶WC-10Co-0.8VC/Cr3C2-0.2A复合粉末压坯在1375℃,30min烧结条件下,所得的密度为14.48 g/cm3,晶粒尺寸约为180 nm.     

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。     

纳米晶WC-10Co硬质合金复合粉末的烧结行为及性能

研究了机械合金化制备的纳米晶WC-10Co复合粉末的真空烧结特征，分析了孔隙度、显微硬度与烧结时间和温度的关系，考察了改性ZrO2纳米粉体对烧结的作用。结果表明：在1325℃，15min的烧结条件下，样品的相对密度达到了98.6％；显微硬度随着烧结时间的延长和烧结温度的升高先增加后降低，在1325℃烧结15min条件下，合金的最大硬度为22950MPa；改性ZrO2纳米粉体既有利于晶粒长大的控制，同时又有利于材料致密化的进行，可以显著的提高烧结合金的性能。     

氧燃比对爆炸喷涂WC-12 Co涂层组织和力学性能的影响

目的提高直升机旋翼系统连接件的耐微动磨损疲劳寿命,解决传统镀铬工艺引起的环境污染问题。方法采用爆炸喷涂工艺,通过调节氧气和乙炔混合气体氧燃比,在35Ni4Cr2MoA高强合金钢基体上制备不同的WC-12Co涂层,研究氧燃比对涂层组成、结构和力学性能的影响规律。结果随着氧燃比的提高,涂层C含量逐渐降低,硬度、致密性、弹性模量和结合强度则先升后降。氧燃比低于1.1时,粒子飞行速度低和熔融不充分是涂层硬度和致密性下降的主要原因;氧燃比高于1.3时,爆炸焰流为氧化气氛,WC粒子的氧化和分解加剧了C元素的流失,使得涂层性能下降;氧燃比为1.2时,涂层无明显氧化和脱碳,截面维氏显微硬度(HV0.3)达到12.9 GPa,孔隙率为0.86%,与基材间的结合强度达到148 MPa。结论爆炸喷涂中高速飞行的粒子对35Ni4Cr2MoA高强合金钢基体具有一定的表面强化作用,喷丸试棒经爆炸喷涂工艺沉积WC-12Co涂层后,疲劳寿命提高107.4%。氧燃比对爆炸喷涂沉积WC-12Co涂层的组成、结构和力学性能影响较大,氧燃比为1.2时,涂层的综合力学性能最佳。     

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。     

超细晶WC-10Co-VC-NbC硬质合金的组织与性能

通过球磨与真空烧结方法,制备了含VC与NbC的超细晶WC-10Co硬质合金.采用X射线衍射、扫描电镜和硬度及断裂韧性测试,研究了微量VC与NbC对超细晶WC-10Co硬质合金的组织与性能影响.结果表明,添加微量VC与NbC,能明显提高基体合金的硬度与断裂韧性,降低硬质合金中WC晶粒的长大,WC的平均晶粒尺寸从673 nm降低至430 nm.同时也减少了烧结过程中Co3W3C相的形成.     

Effect of Cu, Ni on the property and microstructure of ultrafine WC-10Co alloys by sinter-hipping

Sub-micron size (0.4-0.6 μm) Co-Cu/Ni composite powders were synthesized by a co-precipitation method. The effects of minor Cu and Ni additions on the microstructure and the mechanical properties of ultrafine WC-10Co alloys were investigated using scanning electron microscope, X-ray diffraction and mechanical properties tests. The results show that Co-Cu binder phase refines the WC grains and increases the hardness of the base alloys. But the addition of Ni can't refine the WC grains and increase the hardness. The addition of minor Cu or Ni can improve transverse rupture strength of alloys through the solid solution strengthening. However, adding excess Cu can lead to the decrease in transverse rupture strength. With the partial substitution of Co by Cu and Ni, the hardness and transverse rupture strength of the alloys have a little change.     

SiC掺杂WC-10Ni硬质合金的真空烧结及性能研究

采用高能球磨和真空烧结技术制备了纳米SiC颗粒弥散增强WC-10Ni硬质合金复合材料,研究了SiC添加量和烧结温度对SiC掺杂WC-10Ni硬质合金复合材料显微组织和室温力学性能的影响。结果表明,采用真空烧结技术于1 450 ℃和1 500 ℃下烧结可获得烧结颗粒结合良好,致密度高达99.2%的WC-10Ni-SiC复合材料。SiC的添加不仅可以抑制WC晶粒的长大,起到细化晶粒的作用,还可促使WC晶粒烧结致密化。而且所获得的复合材料的维氏硬度随着SiC含量的增加而提高,最高达1 649 HV;断裂韧性和抗弯强度随着SiC添加量增加均呈现先升高后降低的趋势,当SiC添加量为0.5wt%时可获得断裂韧性和抗弯强度分别为12.7 MPa.m_1/2和1 126.1 MPa的WC-10Ni-SiC硬质合金复合材料。     

VC/Cr_3C_2及配碳量对WC-0.5Co超细硬质合金组织与性能的影响

以超细WC粉末和超细WC-6Co复合粉末为原料,添加VC/Cr3C2作为晶粒长大抑制剂,同时进行配碳,采用高能球磨和气压强化烧结制备晶粒度小于0.5μm的WC-0.5Co超细硬质合金,研究了不同VC/Cr3C2添加量及配碳量对其组织与性能的影响。结果表明:VC/Cr3C2有效抑制了烧结过程中WC晶粒的长大,显著提高了WC-0.5Co超细硬质合金的硬度。当VC/Cr3C2添加量为0.73%(质量分数,下同)时,合金的硬度(HV0.05)最高,达到32 658 MPa;同时一定的配碳量有利于控制合金中的脱碳,提高合金性能,当配碳量为0.2%时,WC-0.5Co-0.73VC/Cr3C2合金的综合力学性能最好,断裂韧性为6.935 MPa·m1/2,维氏硬度(HV0.05)为32 216 MPa。     

20Wf／30zRcP／W复合材料的组织结构与力学性能

采用真空热烧结法制备了致密度为98．5％的20Wf/30ZrCp/W复合材料,分析测试了复合材料的相组成、微观组织结构和力学性能。结果表明：W丝在复合材料中分布较均匀,且基本平等于热压面：W与ZrC在界面处发生互扩散,形成（Zr,W)C固深体;W丝与基体间的界面结合强度过高,并发生明显的再结晶现象;加入W丝未能起到强韧化作用。复合材料的抗弯强度和断裂韧性分别为504MPa和9．48MPa.m^1/2。     

复合稀土氧化物掺杂W-20Cu复合材料的制备及组织性能研究

以偏钨酸铵和硝酸铜为原料,采用EDTA-柠檬酸法制备了含有0~0.8wt.%稀土氧化物( Ce_0.8Sm_0.2O_1.9, SDC)的W-20Cu复合粉体,所制备的复合粉体经压制成型、1250°C烧结2h后获得SDC/W-20Cu复合材料烧结体。对所制备复合粉体进行物相、形貌的表征;研究稀土氧化物的添加对SDC/W-20Cu烧结体的密度、组织结构和物理力学性能的影响。实验结果表明：所制备的W-Cu复合粉体平均粒度为100~200nm;同时,SDC的添加对烧结体的密度和电导率会有轻微的影响,但能够抑制晶粒的长大并明显改善烧结体的力学性能。经1250°C烧结后,SDC/W-20Cu烧结体的相对密度均高于97%;当SDC的添加量为0.6%时,具有最大的抗弯强度和显微硬度,分别是1128MPa和258HV;此外,在室温和600°C的测试条件下,其最大的抗拉强度可以达到580MPa和258MPa。     

添加微量ZrC对钨材料组织演变和性能的影响

为了批量化制备面向等离子体用高性能钨材料,在钨中添加少量ZrC第二相粒子提高钨的性能,系统的研究了W-ZrC材料在1150 - 2000°C常压氢气气氛烧结下的致密化行为、晶粒和第二相颗粒的长大行为,并在优化工艺下研究了ZrC含量对材料的性能和组织的影响。 结果表明,W-ZrC复合粉末在1300°C开始形成非常细小钨晶粒, 晶粒在1600°C之前增长速率很大,在1600°C之后速率变缓。在优化的烧结工艺下,W-ZrC材料的相对密度和拉伸强度最高可达到99.6%和460 MPa。ZrC以粒径为0.1-2μm粒子均匀分散在W基体的晶界和晶粒内部。ZrC可以有效地阻碍W晶界的迁移,有效的将钨的晶粒由100μm细化至30μm左右。ZrC改变了钨材料的断裂模式,并提高强度和韧性。     

复合添加晶粒长大抑制剂对WC-12Co超细晶硬质合金涂层性能的影响

利用真空原位还原碳化反应合成超细WC-12Co复合粉末,通过复合添加不同含量的晶粒长大抑制剂VC和Cr_3C_2,经团聚造粒获得喷涂用复合粉末喂料,采用超音速火焰(HVOF)喷涂系统制备WC-12Co涂层。利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的物相、显微组织结构等进行了系统表征,并对涂层耐磨性进行了测试分析。结果表明:WC-12Co涂层中WC晶粒的平均尺寸,随着晶粒长大抑制剂的增加而减小,且抑制剂的添加使涂层的摩擦系数降低;当复合添加抑制剂总含量(质量分数)为1.0%时,WC-12Co涂层的显微硬度(HV_(0.3))达到最大值13 670 MPa,且涂层的磨损速率最低;随抑制剂含量进一步增加,WC-12Co涂层的显微硬度逐渐降低,磨损速率增加,涂层的耐磨性降低。     

LaB_6掺杂对超细晶WC-10Co合金断裂韧性的影响

通过球磨与低压烧结方法,制备了超细晶WC-10Co合金。采用X射线衍射、扫描电镜和断裂韧性测试,研究了LaB6掺杂对超细晶WC-10Co合金的组织与断裂韧性影响。结果表明,掺杂微量LaB6,能明显提高烧结体合金的致密度,减少合金中WC晶粒的异常长大及烧结过程中Co3W3C相的形成,合金的断裂韧性最终得以提高。1450℃烧结后,掺杂1%LaB6合金的断裂韧性从7.3 MPa.m1/2提高到12.3 MPa.m1/2。     

不同纳米碳材料增强镁基复合材料的显微组织与力学性能

以AZ91合金为基体,采用液态分散技术+粉末冶金工艺+热处理工艺制备了四种纳米碳材料(碳纳米管、包覆氧化镁碳纳米管、石墨烯纳米片和氧化石墨烯)增强的镁基复合材料;测试了复合材料的力学性能,并利用光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等对复合材料微观组织、界面结构和断口形貌进行了表征及分析.结果表明:制...     

WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-Co涂层硬质合金的组织与性能

用控制烧结工艺制备了均质基体结构与梯度基体结构的WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-Co硬质合金,采用化学气相沉积工艺在合金表面涂上TiCN/Al203/TiN涂层,制备成相应的涂层硬质合金及刀片.运用金相观察、扫描电镜分析、三点抗弯强度测试及切削性能测试,研究了梯度基体结构对涂层WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-Co硬质合金的组织与力学性能影响.结果表明,采用梯度烧结工艺,可以在合金的表层形成梯度韧性区,该韧性区可以提高裂纹扩展阻力.所制备的梯度基体结构合金的抗弯强度明显超过均质基体结构合金,而相应涂层硬质合金刀片在保持耐磨性能的同时能显著提高抗冲击性能.     

微波烧结超细WC-8Co硬质合金中的脱碳及其改进(英文)

通过微波烧结技术制备超细WC-Co硬质合金。烧结过程中在试样的表层形成脱碳相W3Co3C。在混料过程中添加炭黑,研究碳含量与合金力学性能之间的关系。结果表明:当碳含量为0.45%时,合金的硬度和断裂强度达到最大值,分别为HRA93.2和3396MPa。SEM观察发现在微波烧结超细硬质合金过程中,WC晶粒的长大主要为初期的合并长大。