新型铁基碳化钨防钻板微观结构特征

分别制备铁基铸造碳化钨和铁基球形碳化钨防钻板,通过金相、组织观察分析,构建铸造碳化钨和球形碳化钨在堆焊熔池中溶解生长机制,比较两种结构的微观结构特征;结果表明:铸造碳化钨颗粒在进入熔池后将会沉入熔池底部,组织为奥氏体+碳化物与鱼骨状莱氏体,焊缝表面无碳化钨存在,其溶解为完全溶解机制,降低致密性;球形碳化钨防钻板中碳化钨颗粒尺寸均匀,并均匀分布,堆焊组织为共晶奥氏体为主,M_7C_3型碳化物分布在晶间位置,其溶解为部分溶解机制,致密度保持不变。在防钻板生产中应优先选择球形碳化钨。     

碳化钨增强高锰钢基复合材料冲击磨损性能的研究

为了提高高锰钢冲击磨料磨损性能,利用离心铸造法制备了WC颗粒增强高锰钢基表面复合材料,并在MLD-10型动载磨料磨损试验机上进行了冲击磨料磨损性能试验.结果表明:制备的复合材料颗粒分布均匀,WC颗粒与高锰钢基体结合良好;WC的加入提高了材料的抗冲击磨料磨损性能.     

金刚石钻头胎体材料碳化钨一铸钢丸的试验研究

本文介绍了一种新的金刚石钻头胎体材料碳化钨-铸钢丸,这种钻头体材料的特点是钻头体表面使用铸造碳化钨材料,心部使用铸钢丸材料,从而实现钻头体表面耐磨抗冲蚀,心部高强高韧的特点.测试了这种钻头体心部材料的力学性能和表层材料的耐磨抗冲蚀能力,同时还介绍了使用含胶碳化钨粉涂抹在钻头模具表面和石墨替棒表面的方法.由于钻头体心部力...     

Cr的添加对WC_p/铁基表层复合材料三体磨料磨损性能的影响

采用真空实型铸渗(V-EPC)工艺制备碳化钨颗粒增强铁基表层复合材料,观察并研究其基体组织和抗三体磨料磨损性能。结果表明,基体组织的变化对复合材料的磨损性能产生显著的影响,随着Cr含量的增大,复合材料基体组织中的碳化物含量增加,形貌由长条状向块状转变。而复合材料的三体磨料磨损性能随着Cr含量的增大呈增加趋势,与未添加Cr的表层复合材料相比,当基体中Cr含量为27.4%时,表层复合材料的三体磨料磨损性能提高了40.6%。Cr的添加可提高WC p/铁基表层复合材料三体磨料磨损性能的机制为双"阴影效应"和"支撑效应"的协同作用。     

高铬表面复合材料的冲击磨损性能研究

以高碳铬铁为主要增强材料,采用铸造方法制备了三种不同成分的高铬表面复合材料。观察了表面复合层的组织及其与基体的结合状态,使用MLD-10型动载磨料磨损试验机进行了材料的冲击磨损试验。磨损试验结束后,使用扫描电镜观察了表面复合材料的磨损面及其正切面形貌,分析了材料的磨损机理。结果表明:在所制备的三种材料中,增强颗粒中高碳铬铁含量为40%的表面复合材料耐磨性最好,其耐磨性是基体材料的10倍以上;所制备表面复合材料的主要磨损失效方式为反复塑性变形和疲劳剥落。     

钎焊金刚石钻头胎体拉伸测试及断面分析

力学性能是钻头胎体的重要性能,但是用传统方法检测困难。因此设计胎体试样烧结模具,通过钎焊烧结制备拉伸试样,测试其强度并分析断口形貌。结果显示:胎体同基体结合良好;胎体与金刚石表面发生碳化反应;胎体层中的金刚石降低胎体的抗拉强度。试验条件下,加入金刚石后胎体强度最大下降53.8%。      

新型铸造WC颗粒复合耐磨材料的研究

新型铸造WC颗粒复合耐磨材料中的金属基体采用多元合金化,用氧-乙炔焰进行堆焊。研究了该材料的显微组织和相组成并测定了材料的宏观硬度和显微硬度。在两种不同的磨损条件下,测定材料的磨料磨损耐磨性,并分析了其磨损机制,研究结果表明,新型铸造WC颗粒复合材料的金属基体组织细化了,其中含有一定量M7C3型碳化物,使金属基体具有较高硬度。在两种磨损条件下,新型复合材料的耐磨性均明显高于常用的D35－4及YZ－4材料的耐磨性,在两体磨料损磨时,金属基体的磨损方式主要是显微切削,铸造WC颗粒的磨损则是脆性显微剥落。     

Al-Si-SiC过共晶复合材料的显微组织、力学性能和二体磨料磨损行为（英文）

采用搅拌铸造法制备过共晶Al-Si-Si C复合材料,研究该复合材料及其基体合金的显微组织、力学性能以及滑动距离和材料去除机理对材料二体磨料磨损行为的影响。结果表明,与基体合金相比,复合材料的硬度、极限抗拉强度和屈服强度分别提高17%、38%和30%,而伸长率降低48%。材料的磨损率随磨料粒度和载荷的增大而增大,不随滑动距离的变化而变化。通过高分辨场发射扫描电镜(HRFESEM)对材料的磨损表面和磨屑进行表征,分析材料在高、低载荷状态下的磨损机理。     

多元纳米颗粒强化WC–青铜基金刚石钻头胎体材料

为提高孕镶金刚石钻头胎体性能,使其更好地满足钻探需求,向WC–青铜基胎体材料中加入纳米NbC和纳米WC颗粒,研究其对胎体力学性能、微观结构的影响。利用配方均匀设计法、回归分析和规划求解得到纳米颗粒的最优添加量,并烧制钻头开展室内钻进试验。结果表明：加入纳米NbC和纳米WC后,WC–青铜基胎体材料的硬度和抗弯强度最高提高25.23%和5.73%;含金刚石的胎体材料的耐磨性明显增强,其磨耗比最高升高57.4%;金刚石与胎体之间结合得更加紧密。纳米颗粒强化后的孕镶金刚石钻头的机械钻速提高19.63%,单位进尺工作层消耗减少32.84%,说明纳米颗粒能强化孕镶金刚石钻头,提高其钻进效率,并延长钻头寿命。     

WC颗粒增强铁基梯度功能复合耐磨材料研究

用离心铸造的方法获取了碳化钨颗粒增强铁基表面复合材料，这种复合材料的微观组织结构、合金元素以及显微硬度呈梯度分布特征，并在ML-100磨料磨损试验机上测定了其耐磨性，分析了磨损机制。结果表明，这种具有梯度分布特征的复合材料具有优良的磨性能；其磨损方式主要是显微切削和颗粒脆性剥落。     

WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料抗磨损性能的研究

本文研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的三体磨损性能;并与相应的Cr系白口铸铁的三体磨损性能进行了比较.结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上;硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强.Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上.可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效.     

WC颗粒增强Cr系白口铸铁复合材料的三体磨损性能的研究

系统研究了在三体磨损条件下,WC颗粒增强Cr系白口铸铁表层复合材料的抗磨损性能,并与相应的Cr系白口铸铁的抗磨损性能进行了比较.结果表明,铸态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性有所增强;Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.39,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到了6以上.硬化态去应力处理时,Cr系白口铸铁随着金属Cr含量的增加,其耐磨性略有增强;Cr含量从2%增加到26%,相对耐磨性从1增加到1.29,而复合材料相对于基体材料的耐磨性提高到5以上.可见,为了提高Cr系白口铸铁材料表层的耐磨性能,采用制备WC颗粒增强Cr系抗磨白口铸铁表层复合材料的途径十分有效.     

Tribological characteristics of WC-based claddings using a ball-cratering method

Tungsten carbide-based thick coatings are used as wear resistant claddings or surface overlays in industrial applications to counter erosive and/or abrasive wear problems. Three-body abrasive wear behaviour of infiltration brazed tungsten carbide (WC) claddings was investigated using a ball-cratering method, a version with a free ball, with slurry containing 150–300 μm silica sand particles. Three WC claddings tested had different volume fractions and size distribution of carbides that resulted in their different bulk hardness and the matrix was a Ni–Cr based alloy. It was found that the wear rates of all WC claddings were almost constant with testing time or distance travelled by a rotating ball. The wear rates were independent of the slurry delivery rate and did not increase with increasing rotating ball roughness. The wear rates were affected by the material characteristics of WC claddings such as the volume fraction of carbides, directly related to bulk hardness, and carbide size distribution. SEM examination found that three-body rolling wear was a dominating wear mechanism. The softer matrix was worn out preferentially, leaving behind protruding and weakly-supported carbides. Small solid carbides were then dislodged and larger cemented WC/Co carbides were gradually worn out by a combination of microcracking and attrition.The abrasive characteristics of WC claddings in the ball-cratering tests were then compared to the characteristics of nominally identical materials in the standard ASTM G65 and G76 tests, as reported in the literature, and similarities and differences found are reported. Also, the in-field wear mechanisms found in the WC cladding were compared to the mechanisms observed in the ball-cratering tests.     

Improved Hardfacing for Drill Bits and Drilling Tools

New flame spray hardfacing, DSH (DuraShell^® Steel Hardfacing, US patent pending), was developed to improve thermal conductivity, abrasion wear, and erosion resistance for subterranean drilling application. The materials consisted of spherical cast WC/W₂C and Ni-Si-B alloy powders. The hardfacing compositions were tailored for various processes such as flame spray and laser cladding. Typically, the hardfacing comprised hard tungsten carbide particles being uniformly distributed in a tough Ni-alloy matrix. The hardness of WC/W₂C exceeded 2300 Hv_.3 and that of Ni-alloy matrix varied from about 400 to 700 Hv_.3. High- and low-stress abrasion resistances of these hardfacing materials were characterized and compared to the conventional hard coatings of cast WC/W₂C and Ni-Cr-Si-B-Fe. The increase in thermal, wear, and erosion resistances of the hardfacing improved the durability of PDC (polycrystalline diamond compact) steel body bit and drilling tools and their cost-effective performance. Several case studies of DSH hardfacings on drill bits were described.     

含钼镍高铬铸铁中温三体磨损性能研究

在中温三体磨损工况下,研究了含钼镍高铬铸铁的磨损性能以及钼对高铬铸铁组织、结构和力学性能的影响规律。实验表明,含钼镍高铬铸铁的磨损方式主要为显微切削、犁沟及部分塑性变形引起的剥落和碳化物断裂。钼含量为1.27%试样的显微组织中碳化物细小且分布较为均匀致密,对基体有很好的保护作用,硬度达64.4 HRC,具有最佳的中温三体磨损性能。     

钒对铁基碳化钨耐磨堆焊层组织和性能的影响

在自研制的碳化钨管状药芯焊条中添加不同含量的钒元素（0%~3%）并制备堆焊合金,通过SEM,XRD,EDS等研究分析手段,研究不同钒含量对碳化钨耐磨层组织性能的影响规律.结果表明,钒含量与堆焊层中碳化钨颗粒的溶解程度密切相关,钒优先将碳化钨颗粒分解出的碳原子以碳化钒形式固定,从而抑制了碳化钨颗粒的分解,钒元素含量决定了碳化钨溶解的强弱,含有2%钒元素的堆焊层中生成适量碳化钒有效抑制了碳化钨的溶解.钒元素的加入还能强化碳化钨堆焊层基体金属的硬度,降低堆焊层中碳化钨颗粒剥落的风险,有效提高了堆焊层的耐磨性.     

SiCp/AZ91D纳米复合材料的摩擦磨损行为研究

采用机械搅拌与高能超声处理法制备了纳米SiC颗粒(n-SiCp)增强的镁基复合材料,探讨了基体及其复合材料的干滑动摩擦磨损行为。结果表明:由于纳米颗粒的强化作用,复合材料的耐磨性能要明显的强于基体,随着载荷的增加,基体和复合材料的磨损率线性增加,在磨损过程中,基体和复合材料经过磨合磨损和稳态磨损两个阶段。通过对磨损表面的显微分析发现,磨损机制主要是粘着磨损、磨粒磨损和剥层磨损,载荷大小对磨损机制有重要影响。     

Abrasive wear behavior of Ni-P coated Si3N4 reinforced Al6061 composites

Ni-P coated Si₃N₄ reinforced Al6061 composites were fabricated by vortex method. Percentage of reinforcement was varied from 6 wt.% to 10 wt.% in steps of 2. Cast matrix alloy and developed composites were hot forged at a temperature of 500 °C using a 300T hydraulic hammer. Both as cast and hot forged matrix alloy and its composites were subjected to microstructure studies, grain size analysis, microhardness and abrasive wear tests. Microstructure studies reveal uniform distribution of silicon nitride particles with good bond between matrix and reinforcement in both as cast and hot forged condition. It is observed that, increased content of reinforcement in both as cast and hot forged composites do result in significant grain refinement. However, when compared with as cast matrix alloy and its composites hot forged alloy and its composites exhibits higher extent of grain refinement. Both as cast and hot forged composites exhibit improved microhardness and abrasive wear resistance when compared with the unreinforced alloys under identical test conditions. Abraded worn surfaces were examined using scanning electron microscopy (SEM) for possible wear mechanisms. Increased abrasive particle size and load has resulted in larger extent of grooving leading to increased abrasive wear loss for both the matrix alloy and developed composites.     

WC/W_2C_P表面改性对WC/W_2C_P-NiCrBSi/耐热钢复合材料磨损性能的影响

以铸造碳化钨(WC/W2C P)为增强颗粒,利用真空熔烧工艺制备了一种结构增韧的金属基复合材料。利用SEM,EDS,显微硬度测试和图像分析等手段研究了WC/W2C P表面改性前、后复合材料中颗粒增强区域(WC/W2C P-Ni Cr BSi)的微观组织结构和性能;利用环-盘式磨损试验机研究了WC/W2C P表面改性对复合材料在室温和600℃时的磨料磨损性能的影响。结果表明,经表面改性后WC/W2C P在Ni Cr BSi基体中的分解得到了有效抑制,颗粒内部WC/W2C共晶组织的含量与未改性的颗粒相比提高了1.6倍。以表面改性的WC/W2C P为增强颗粒能显著降低复合材料在室温和高温时的磨损率。在600℃时磨损表面形成了层状结构的保护膜,致使复合材料的磨损率低于室温时的磨损率。     

球形碳化钨增强钴基堆焊涂层的组织及低温耐磨性

目的提升低温钢的摩擦磨损性能,为极地特殊船板的焊补和延寿技术提供试验依据。方法利用等离子转移弧技术,在低温钢E32表面堆焊制备3组球形不同碳化钨含量的钴基涂层,比较该改性涂层和E32钢在低温条件下(–20℃)的摩擦磨损性能。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱分析仪、3D光学轮廓仪等研究手段,分析碳化钨含量对堆焊层耐磨损性能和显微组织的影响规律,并揭示其耐磨损机理。结果在载荷为50 N、滑动速度为20 mm/s条件下,经2 h干滑动摩擦磨损后,3组涂层较低温钢E32的摩擦系数和体积磨损率均下降,磨痕的宽度和深度均变小。富含WC、W₂C增强相以及Cr₂₃C₆、Cr₇C₃、Co₆W₆C和Fe₆W₆C等碳化物硬质相的涂层,显著提升了E32钢的硬度和低温耐磨性。涂层的低温耐磨性能随着碳化钨含量的增大而提高,未添加碳化钨的涂层的主要磨损机理为磨粒磨损和粘着磨损,当碳化钨的质量分数为30%和60%时,主要磨损机理为三体磨粒磨损。结论通过在E32钢表面进行等离子转移弧堆焊,得到了结构致密、高硬度和抗低温耐磨性的球形碳化钨增强钴基表面改性涂层,在一定程度上提升了低温钢的服役寿命。