WC-Ni-Fe-Mo硬质合金的微观结构与性能研究

本文采用低压烧结的方式制备了性能良好的 WC–Ni–Fe–Mo 硬质合金,研究分析了不同 Mo 添加量对 WC–Ni–Fe硬质合金组织性能的影响。结果表明：不同 Mo 添加量对 WC–Ni–Fe 硬质合金的微观结构与性能有着显著地影响。添加微量的 Mo 可以抑制 WC-Ni-Fe 硬质合金中 WC 晶粒的溶解再析出长大,一定程度上可以细化 WC 晶粒。随着 Mo 在 WC–Ni–Fe 合金中的含量增加,合金孔隙率逐渐下降。密度先下降后升高,而抗弯强度的变化趋势则相反。当 Mo 添加量较少时,合金的硬度较为稳定,抗弯强度明显提升,而断裂韧性逐渐降低;当 Mo 添加量较大时,合金的硬度、抗弯强度降低,而断裂韧性上升。当 Mo 的添加量为0.5 wt %时,合金具有最佳的力学性能,可与同比例 Co 含量的 WC–Co 硬质合金相媲美,其维氏硬度为 HV 1460、抗弯强度为 4245 MPa、断裂韧性为 17.01 MPa·m1/2。     

热压烧结B4C陶瓷材料的组织与性能

采用热压烧结的方法,在不同烧结温度下对B4C微粉进行烧结,详细研究烧结温度对B4C陶瓷材料的力学性能和显微组织的影响。结果表明:B4C陶瓷材料的相对密度、抗弯强度及断裂韧性都随着烧结温度的升高先增大后减小,维氏硬度则随着烧结温度的增大而增大。采用粒度为1.5μm的B4C粉末,在1950℃热压后,材料的综合性能较好,其相对密度为99.1%、维氏硬度为32.3GPa、抗弯强度为524.6MPa、断裂韧性为6.56MPa·m1/2。     

Ni含量对TiB_2基复合陶瓷刀具材料微观组织及力学性能的影响

以作Ni为金属烧结剂,采用真空热压烧结技术,在1650℃下制备了含Ni量不同的Ti B_2基复合陶瓷刀具材料。研究了Ni含量对Ti B_2基复合陶瓷刀具材料微观组织和力学性能的影响,结果表明:随着Ni含量的增加,Ti B_2基复合陶瓷刀具材料微观组织中的缺陷先减少后增多,抗弯强度、断裂韧度和硬度也随着先增大后减小;当Ni含量为8wt%时,微观组织的缺陷少、力学性能良好,此时的相对密度为(99.3±0.3)%,抗弯强度为(952.3±86.2)MPa,断裂韧度为(7.3±0.3)MPa·m~(1/2),硬度为(22.4±0.6)GPa。     

WC基体育器械用复合材料的制备及磨损性能研究

研究了烧结温度和SiC晶须含量对WC基体育器械用复合材料的显微形貌、抗弯强度、断裂韧性、硬度和摩擦磨损性能的影响,并分析了其作用机理。结果表明,当SiC晶须含量分别为0.4%和0.6%时,WC基复合材料的抗弯强度和断裂韧性都随着烧结温度的提高而呈现先增加而后降低的趋势,在烧结温度为1 400℃时取得最大值;随着SiC晶须含量的增加,SiC晶须改性WC基复合材料的硬度呈现先增加而后降低的趋势,在SiC晶须含量为0.4%时取得硬度最大值;随着载荷的增加,不同SiC晶须含量的WC基复合材料的摩擦系数整体呈现逐渐降低的趋势;在相同的载荷条件下,SiC晶须含量为0.4%时WC基复合材料的摩擦系数最小。     

放电等离子合成Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备及性能研究

采用放电等离子烧结方法研究了Ti3AlC2/TiB2复合材料的制备和不同TiB2含量(体积百分数)对Ti3AlC2/TiB2性能的影响。研究表明,在1250℃,30MPa压力和保温8min条件下烧结,可以得到相对密度达98%以上的致密Ti3AlC2/TiB2块体材料;在Ti3AlC2中添加TiB2能大幅度提高材料的硬度;Ti3AlC2/30%TiB2维氏硬度达到10.39GPa,电导率达到3.7×106S·m-1;当TiB2含量为10%时,抗弯强度为696MPa,断裂韧性为6.6MPa·m1/2,但当TiB2含量继续增加时,由于TiB2的团聚和TiB2抑制Ti3AlC2晶体的生长导致了材料的抗弯强度和断裂韧性的下降。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的芯-壳显微结构与性能研究

以TiC、TiN为原料,Ni、Co为粘结剂,WC、Mo2C、TaC、C、Cr3C2为添加剂,采用真空热压烧结工艺制备Ti(C,N)基金属陶瓷材料。借助于SEM、EDS和XRD分别分析其显微结构、组成和物相,并测试其性能。结果表明:按配方(质量分数,%):TiC:41.2,TiN:10,Ni:7,Co:7,Mo2C:12,WC:15,TaC:6,Cr2C3:0.8,C:1配料,在1450℃,30MPa热压制得的试样晶粒细小,具有完整的芯-壳显微结构。其主要性能为:相对密度99.12%,维氏硬度22.74GPa,断裂韧性10.1MPa·m1/2,抗弯强度1192.83MPa。     

WC-Co硬质合金刀具的放电等离子热压烧结工艺与性能研究

研究WC-CO硬质合金的放电等离子热压烧结,采用阿基米德法、扫描电镜、万能试验机和维氏硬度法测试了硬质合金结构和性能。结果表明,随着烧结温度提高,WC硬质合金致密化程度越高,烧结温度1 300℃后晶粒长大且不均匀。烧结温度1 300℃前相对密度随烧结温度提高显著增加,1 300℃后相对密度变化不大。WC硬质合金抗弯强度随烧结温度提高先增加后减小,1 300℃时达到1 920 MPa。烧结温度1 200℃和1 250℃时断裂韧性分别为8.1 MPa·m~(1/2)和9.6 MPa·m~(1/2),烧结温度1 300℃时迅速增加到10.4 MPa·m~(1/2)。     

镍含量对超细WC-Ni-VC-TaC硬质合金结构和力学性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)方法,结合使用VC和TaC晶粒抑制剂,制备Ni质量分数为6%~10%的超细WC-Ni硬质合金。研究表明,所制备WC-Ni-VC-TaC硬质合金WC晶粒在0.2~0.4μm;合金中含有大量微孔,但微孔大小随合金中粘结相Ni含量增加而减小。且随合金中Ni含量增加,合金中WC晶粒略有增长,合金相对密度先减小后增大,硬度由24500MPa逐渐减小到18600MPa(HV1),但抗弯强度却由1600MPa增大到2140MPa。     

NiMo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与力学性能

本文通过粉末冶金法制备Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷,研究Ni Mo粘结相含量和烧结温度对Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和力学性能的影响。结果表明,随着Ni Mo粘结相含量的增加,硬质相颗粒弥散分布更加均匀,黑芯相得到细化,芯-环结构更加完整,环形相变厚,组织更加均匀。当Ni质量分数为30%时,在XRD图谱中出现明显的Ni4Mo类型的金属间化合物的衍射峰。粘结相含量越高,Ni Mo粘结的Ti(C,N)基金属陶瓷的抗弯强度越高,硬度越低。随着烧结温度升高,黑芯相尺寸变小,环形相变厚。抗弯强度随着温度先升高后降低,粘结相含量越高,抗弯强度峰值对应的烧结温度越低。1 430℃烧结的20Ni Mo金属陶瓷硬度HRA达到91,抗弯强度大于2 000 MPa。     

TaC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷及其表面TiAlN涂层组织与性能的影响

为增强金属陶瓷涂层刀片的优良切削性能,以Co、Ni为粘结剂,使用Ti(C,N)、Mo_2C、WC粉末等制备出不同TaC含量的Ti(C,N)-Mo_2C-WC-Co-Ni混合料,以酒精为介质球磨48 h,干燥后经掺胶压制成20 mm×6.5 mm×5.25 mm的试样,然后在低压烧结炉中1 440℃烧结进行密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性等实验测试,通过SEM、EDS、光学显微镜等观察微观组织形貌并分析了TaC对PVD涂层的影响。结果表明:随TaC添加量增加,金属陶瓷的室温硬度、断裂韧性略微下降,密度略微升高,芯部渐渐变小,环厚度渐渐变厚。当TaC含量为6%时,抗弯强度达到峰值为2 550 MPa,同时硬度和断裂韧性分别为91 HRA和8.7 MPa·m~(1/2)。进行PVD处理以后,发现TaC的添加使涂层厚度增加,可以增强基体与涂层之间的结合力。因此当TaC含量是6.0wt%时,材料可以达到一个比较好的综合性能,显微组织晶粒细小,硬度和断裂韧性适中,抗弯强度较高。     

SiC掺杂WC-10Ni硬质合金的真空烧结及性能

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1450和1500℃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16.49GPa;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0.5%时(质量分数,下同)可获得断裂韧性和抗弯强度分别为12.7MPa·m1/2和1126.1MPa的WC-10Ni-SiC硬质合金复合材料。     

多物理场耦合烧结制备超细WC-Ni硬质合金致密化机理

为了研究Ni含量对WC-Ni硬质合金性能的影响,利用多物理场耦合烧结方法制备不同Ni含量的超细WC-Ni硬质合金,结果显示:多物理场耦合烧结方法可以成功制备WC-Ni硬质合金,随着Ni含量增加,WC-Ni硬质合金的组织更加致密,试样的相对致密度逐渐增加,但WC颗粒发生了轻微的长大现象;同时,显微硬度先增后减,在Ni质量分数为8%时达到最大值,断裂韧性K_(IC)则随Ni含量的增加迅速增加到8.5 MPa·m~(1/2)。     

热压烧结Ti/Al2O3复合材料物相分析及力学性能

采用热压烧结法制备Ti/Al2O3复合材料,研究不同Nb掺量对复合材料的物相及力学性能的影响。结果表明:Nb可以与Al2O3解离出的Al结合成为AlNb2或AlNb3,抑制Al向Ti中的扩散,改善了材料的界面反应,提高材料力学性能;随Nb含量的增加,复合材料的相对密度、弯曲强度、断裂韧性、显微硬度均呈先增大再减小的趋势,在Nb含量为1.5%(体积分数,下同)时,相对密度、断裂韧性、显微硬度均达到最大值,分别为98.97%、5.18MPa·m1/2和16.56GPa,抗弯强度在Nb的掺入量为2%时达到最大值307.17MPa。     

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。     

双晶WC硬质合金的 放电等离子烧结制备与性能研究

选用2种不同粒度的WC粉末按照一定的配比,采用SPS烧结制备出无粘结剂的双晶硬质合金样品,对样品的维氏硬度、断裂韧性、抗弯强度等力学性能进行测试,并用XRD和SEM对其物相组成和微观形貌进行分析。实验结果表明,在1 900℃,40 MPa烧结条件下,当超粗颗粒平均粒径为45.0μm时,双晶WC硬质合金的硬度、断裂韧性和抗弯强度达到最大值,分别为1 645 HV1,14.61 MPa·m~(1/2),653.0 MPa,综合力学性能最佳。     

多层石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响

本文采用低压烧结工艺制备了不同石墨烯含量的Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷刀具材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和光学显微镜(OM)对材料进行微观结构分析,通过X射线衍射(XRD)对材料进行物相分析,测试了金属陶瓷的密度、硬度、抗弯强度、断裂韧性等力学性能,研究了石墨烯添加量对Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷组织和力学性能的影响。结果表明,石墨烯的加入并未改变Ti(C,N)基金属陶瓷的组织结构特征,却可以有效增韧Ti(C_(0.7),N_(0.3))基金属陶瓷。随着石墨烯添加量的增加,显微硬度逐渐降低,抗弯强度先上升后下降,断裂韧性呈现先增加后略有下降的趋势。当石墨烯添加量为0.6%时(质量分数,下同),综合力学性能达到最好,在抗弯强度不降低的情况下,断裂韧性提高了32.7%。此时,金属陶瓷的抗弯强度和断裂韧性分别为1 450.8 MPa和12.85 MPa·m~(1/2)。     

Ni的含量对TiC基复合陶瓷材料微观组织及力学性能的影响

金属烧结剂选择Ni和Co,采用真空热压烧结技术,在1500℃下制备了TiC基复合陶瓷材料。研究了该复合材料的微观组织和力学性能。结果表明:随着Ni含量的增加,该材料微观组织中的缺陷先减少后增多,硬度、抗弯强度和断裂韧度先增大后减小;当Ni含量为10 wt%时,微观组织好、力学性能良好,此时该材料的硬度为(18.2±0.6)GPa,抗弯强度为(955.7±11.2)MPa,断裂韧性为(13.5±0.3)MPa·m~(1/2)。     

放电等离子烧结原位合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的组织与性能

以Mo,Si粉为原料,采用放电等离子烧结(SPS)原位制备MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料,研究不同烧结工艺下材料的微观组织和室温力学性能,并探讨Mo_5Si_3含量对复合材料力学性能、高温氧化和高温摩擦磨损性能的影响。结果表明:在1200℃温度以上SPS能够合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料。随着烧结温度的升高,复合材料的致密化效果明显加强,但其硬度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先升高再降低的趋势;随着烧结压力的提高,复合材料的致密度、硬度和抗弯强度增加,断裂韧性先提高后保持不变;保温时间由3 min增加到9 min时,复合材料的力学性能先提高然后基本保持不变。Mo_5Si_3含量为25%时,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的力学性能最佳,其相对密度为98.72%,硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为11.27 GPa、331 MPa和5.33 MPa·m~(1/2)。随着Mo_5Si_3含量增加,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料在1200℃的高温抗氧化性能和1000℃的高温耐磨性能都逐渐降低。     

Mo_2C添加量对Ti(C,N)-Ni-Co金属陶瓷组织及其切削性能的影响

本文制备了不同Mo_2C含量的Ti(C,N)-Ni-Co金属陶瓷,对比分析了其微观组织和机械性能以及对304不锈钢切削性能的影响。通过扫描电镜观察分析了微观组织的变化以及切削试验刀具后刀面磨损情况。利用阿基米德排水法、洛氏硬度计、维氏硬度压痕法、三点弯曲法分别测试了金属陶瓷的相对密度、硬度、断裂韧性以及横向断裂强度。结果显示,随着Mo_2C含量的增加,金属陶瓷的晶粒度减小,当添加量(质量分数,下同)为18%时出现小晶粒团聚扎堆;硬度和密度增加;断裂韧性和横向断裂强度先增加后减小,在添加量为12%时达到最大值;当添加量为12%时,刀具后刀面磨损量在100 m/min和80 m/min的切削速度下均为最低。     

攀枝花钛精矿制取高品位氯化渣探讨

采用SPS烧结方法，通过测定密度、气孔率、硬度、抗弯强度以及组织观察，系统地研究了Al2O3对Ti3SiC2／Al2O3复合材料性能的影响。结果表明，在Ti3SiC2中添加适量Al2O3可以在强度及断裂韧性略有增加的前提下，大幅度提高材料的硬度，维氏硬度最高可达10．28GPa。当Al2O3含量过高时，材料强度、断裂韧性的下降是由于Al2O3的团聚所致。