烧结工艺对低粘结相硬质合金性能及微观结构的影响

采用粉末冶金法制备WC-0.5Cr3C2-0.5Co和WC-8.2(W、Ta、Ti)C-1.0Co两种合金粉末,以1 480℃/90 min真空烧结工艺和1480℃/90 min/5MPa低压烧结工艺分别制备出WC-0.5Cr3C2-0.5Co和WC-8.2(W、Ta、Ti)C-1.0Co两种无粘结相硬质合金。利用X射线衍射分析技术研究合金的物相,利用扫描电镜与能谱仪对合金微观组织结构进行观察与分析。结果表明:真空烧结工艺制备的合金晶粒细小、硬度高;低压烧结工艺制备的合金致密度较高、晶粒粗大、硬度降低。此外,Ti原子的存在使WC晶界能各向异性,从而造成W原子在粘结相中的各向异性溶解-析出,导致形成少量的板条状WC晶粒。     

V和Cr对超细WC-Co硬质合金Co粘结相成分与WC/Co界面组织结构的影响

采用粉末冶金法制备WC-30Co,WC-30Co-1VC和WC-30Co-1Cr3C2硬质合金(成分含量为质量分数,下同),分别采用随炉冷却和水淬2种方式进行冷却,采用电子探针分析技术和高分辨率透射电镜,分析合金的Co相成分以及WC/Co界面结构,研究V和Cr元素对WC-30Co合金的Co粘结相成分与WC/Co界面结构的影响。结果表明:VC抑制晶粒长大的效果比Cr3C2更明显;在1 280~1 360℃下烧结时,V和Cr的添加可提高W在Co相中的固溶量,而在1 400℃烧结时,对W在Co相中的固溶量影响不大。水淬态合金的WC/Co界面发现层状的含Cr和V的析出相,且含V析出相的厚度明显大于含Cr析出相的厚度;可以推断界面析出相是在烧结过程而并非冷却过程中形成的;析出相的形成是Cr3C2和VC抑制WC晶粒长大的重要原因。     

选择性电溶法再生WC原料中杂质Ti在硬质合金烧结过程中的作用行为

采用基于选择性电溶法的再生超细WC粉末为原料,制备WC-10Co和WC-10Co-0.06La_2O_3硬质合金,研究原料中的杂质Ti,Ta和V在烧结过程中的作用行为。结果表明,杂质Ti,Ta和V同步迁移至合金烧结体表面,形成WTi(Ta,V)C_2富集相;合金中微量稀土La可促进Ti的表面迁移。Ti如果不是以固溶体型稳定化合物的形式添加,容易导致硬质合金中出现Co3W3C脱碳相和板状WC晶粒的形成。硬质合金微观组织结构的均匀性与Ti在合金中分布的均匀性密切相关。     

用固溶体和单组元为原料制备的Ti(C,N)基金属陶瓷的组织与性能

分别采用固溶体型TiC0.7N0.3和间隙相型单组元TiC、TiN为原料,制备TiC0.7N0.3-10WC-4Mo2C-3TaC-2.4Cr3C2-10Ni-10Co和TiC-10TiN-10WC-4Mo2C-3TaC-2.4Cr3C2-10Ni–10Co 2种Ti(C,N)基金属陶瓷,观察与分析这2种金属陶瓷的微观组织结构和力学性能。结果表明,尽管这2种金属陶瓷的硬质相与粘结相中化学组元的相对含量存在差异,但具有相同的物相成分,其中硬质相为含Ti、W、Mo、Ta、Cr的立方结构碳氮化物。与单组元原料相比,用固溶体型原料制备的金属陶瓷的微观组织结构均匀,硬质相的晶粒相对细小、芯–环结构完整、环部厚度适中,粘结相中Ti和Ta的含量与固溶度都较低,综合力学性能显著提高。从反应烧结过程中粘结相"触媒–联动"效应与反应扩散有序度的角度对这2种金属陶瓷的微观组织结构与性能的差异进行解释。     

少量添加Cr(Cr_3C_2)、Mo(Mo_2C)、Ta(TaC)的WC-10%Ni系非强磁性硬质合金粘结相的组成

研究了少量添加金属Cr、Mo、Ta及其碳化物的WC-10％Ni合金的磁性和粘绪相的关系,探讨了在何种粘结相成分下能得到非强磁性合金。其结果表明,由于粘结相中Cr和W同时大量固溶,不管合金碳含量如何,均形成非强磁性,另外,添加Mo(Mo_2C)、Ta(TaC)的合金与纯WC-Ni合金的机构大致相同,只有在减少碳含量,增加粘结相中W固溶量的条件下才能变为非强磁性。也证明了添加Cr(Cr_3C_2)的合金的室温强度在本质上比纯WC-Ni合金低。     

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。     

无金属粘结相硬质合金的电化学腐蚀行为

采用1 700℃、20 MPa高温高压固相烧结工艺制备WC-0.5Cr3C2-0.3VC、WC-3.65TiC-2.45TaC-0.47Cr3C2-0.28VC和WC-6Mo2C-0.47Cr3C2-0.28VC等3种无金属粘结相硬质合金。采用CHI 660C电化学工作站研究在pH=1的H2SO4溶液、pH=7的Na2SO4溶液和pH=13的NaOH溶液中3种合金的电化学腐蚀行为。结果表明,在pH=1的H2SO4溶液和pH=7的Na2SO4溶液中WC-6Mo2C-0.47Cr3C2-0.28VC合金的耐腐蚀性能最好,在pH=13的NaOH溶液中WC-3.65TiC-2.45TaC-0.47Cr3C2-0.28VC的耐腐蚀性能最好。3种无金属粘结相硬质合金在pH=13的NaOH溶液中的耐腐蚀性能均优于其在pH=1的H2SO4溶液中的耐腐蚀性能。综合比较合金的硬度、耐腐蚀性能以及原材料价格,3种合金中WC-6Mo2C-0.47Cr3C2-0.28VC合金具有更佳的性价比。     

高韧性烧结硬质合金

烧结硬质合金由硬质相和粘结相两部分组成。硬质相是WC和具有B.Ⅰ型晶体结构的(W、Ti、Ta、Nb)C,粘结相是以钴为主的铁族元素,合金化成分包括0.1～0.5vol％的钼或钼的碳化物。此合金用于机加工刀具,特别在室温用于径向钻孔时,强     

Mo对TiC基金属陶瓷组织和性能的影响

通过对8种成分各异的试样进行强度、硬度测试以及全相和扫描电镜分析，研究Mo、WC、Co及Cr3C2对TiC基金属陶瓷组织结构和力学性能的影响。结果表明：加入Mo，可提高液相对固相的润湿性，促进烧结致密化和细化晶粒，有利于合金强度和硬度的提高；但将在硬质相外缘形成一种比较脆的环形相（Ti，Mo，W）C组织，对合金强度带来不利影响。WC、Cr3C2和Co的加入可一定程度地降低环形相脆性的影响，改善TiC基金属陶瓷的力学性能。     

（W，Ti，Ta）C复式碳化物对WC-（6％-8％）Co超细硬质合金性能的影响

以WC-6％Co和WC-8％120为研究体系,在1390℃压力烧结下制备不同配比复式碳化物的超细硬质合金。分别采用洛氏硬度检测、抗弯强度检测、钴磁检测、矫顽磁力检测等方法,通过扫描电镜和电子衍射分析,研究了不同量的（W,Ti,Ta）C复式碳化物对超细硬质合金性能的影响。结果表明：WC-6％Co-2％（W,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为45．39kA·m^-1,硬度为94．0HRA,抗弯强度为2280MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为37．4kA·m^-1,硬度为93．4HRA,抗弯强度为2670MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C-0．5％（Cr3C2/VC）的矫顽磁力为38．2kA·m^-1,硬度为93．6HRA,抗弯强度为2780MPa;它们具有较高的综合性能。     

含板状晶WC双模组织结构硬质合金的研究

采用超细WC原料，在WC-20Co合金中加入纳米Y2O3，在1440℃的液相烧结温度下获得了含板状晶WC双模组织结构的合金。通过对比低于共晶温度下热压固结工艺与传统液相烧结工艺制备的WC-20Co=1Y2O3硬质合金的组织结构发现，液相烧结合金中WC板状晶是在液相烧结阶段通过液相重结晶形成的，均匀分散在合金中的Y2O3具有促进WC从粘结相中均匀析出长大、抑制WC沿C轴方向生长的作用，因而使合金中粗大的WC呈现板状晶的形貌。研究结果表明，板状晶强化的双模结构WC-20Co—1Y2O3合金具有较好的综合性能。     

含Cr_3C_2超细晶WC-Co硬质合金烧结过程中微观组织结构的演变

研究采用传统硬质合金生产工艺制备了超细晶WC-1Cr3C2-12Co硬质合金,用场发射扫描电镜观察了1130～1360℃真空烧结合金的微观组织结构,定量分析了合金中的残余孔隙、WC硬质相的形貌、晶粒尺寸及其分布随烧结温度的变化规律,对添加的Cr3C2晶粒长大抑制剂和稀土的存在形态及其对Co黏结相分布的影响进行了分析评价。     

不同含量复式碳化物对细晶硬质合金性能的影响

选取含TiC和TaC的复式碳化物,采用真空烧结,分别制备含复式碳化物0、4%、8%、12%的细晶WC-8Co硬质合金。研究不同含量的复式碳化物对细晶硬质合金横向断裂强度、硬度、相对密度的影响。实验结果表明,复式碳化物的添加能够提高硬质合金的硬度,但同时降低了合金的横向断裂强度和相对密度。当添加复式碳化物12%时,合金的横向断裂强度为1 480 MPa,硬度为93.6 HRA,相对密度为99.2%。     

低温超音速火焰喷涂纳米WC-10Co4Cr涂层的显微结构和性能

以纳米和微米WC-10Co4Cr粉末为热喷涂粉末,采用低温超音速火焰喷涂（LT-HVOF）和超音速火焰喷涂（HVOF）技术制备了WC-10Co4Cr涂层,采用SEM、XRD、和显微硬度仪等对LT-HVOF WC涂层显微结构和性能进行了表征.结果表明：n-WC涂层、lm-WC涂层的显微结构与普通超音速火焰喷涂WC涂层没有明显的区别,其主晶相为WC; m-WC涂层呈明显的层状结构,涂层中WC颗粒尖端发生了钝化和部分熔化,粒径变小,并形成了WC/的核壳结构;其主晶相为.n-WC涂层显微硬度较lm-WC涂层低,但其韧度高而使涂层的磨损失重最低;m-WC涂层的显微硬度和韧度最低,磨损失重最大.     

Microstructure of TiC-Based Coatings on Cemented Carbide Derived by Sol-Gel Routes

TiC-based coating is prepared by depositing TiO₂ sol on cemented carbide compact and liquid phase sintering. TiC forms due to carbothermal reduction reaction of TiO₂ and then reacts with WC and transforms to TiC-based solid solution. Ti content changes the WC growth mechanism and results in the multi-stepped morphology. When sintered cemented carbide is used as substrate, WC keeps the equilibrium truncated triangle prism morphology due to the relatively weak diffusion among Ti, WC, and Co.     

η相粉末的制备及烧结工艺对板状WC晶粒的影响

以W粉、Co粉及炭黑为原料制备η相粉末,向WC–10Co混合粉末中加入质量分数为8%的η相粉末和一定化学计量比的工业炭黑,利用传统粉末冶金工艺制备含板状WC晶粒的硬质合金。研究了合成温度对η相的影响以及烧结温度、固相烧结升温速率对板状WC晶粒的作用。结果表明:在氮气保护气氛下,当行星球磨时间为12 h时,1050℃保温1 h即可得到Co_6W_6C相含量较高的η相粉末。在保温时间为1 h的前提下,烧结温度为1440℃,有利于合金中板状WC晶粒的生长,此时合金的力学性能最佳;在烧结温度与保温时间一定的前提下,当固相升温速率由6℃/min降低到2℃/min时,板状WC晶粒的尺寸和长厚比逐渐增加,合金的强度保持不变,维氏硬度提高了3%,断裂韧性提高了13%。     

双芯环结构Ti(C,N)基金属陶瓷材料的制备与性能研究

采用固相化学反应与碳热还原氮化相结合的方法, 将W、Mo、Ta等重金属元素与(C, N)复合, 制备得到(W, Mo, Ta)(C, N)粉末, 并利用高能球磨机与Ti(C, N)基体进行混合, 再经压制成型、低压烧结制备出具有双芯环结构的Ti(C, N)基金属陶瓷。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜分析双芯环结构对Ti(C, N)基金属陶瓷微观形貌和力学性能的影响。结果表明, 在高温烧结过程中, 通过Ostwald溶解–析出机制所形成的双芯环结构可以阻止裂纹扩展, 达到增韧效果; 结果说明, 可通过优化Ti(C, N)基金属陶瓷材料的芯环结构, 达到增加金属陶瓷材料韧性的目的。     

Synergetic migration behavior of La and Ce and related microstructure character of Cr-V-RE co-doped WC-Co alloy

The as-sintered sinter skin and the polished section of WC-11Co-0.4Cr 3 C 2-0.3VC-0.2RE(RE=mischmetal with La/Ce ratio of 0.65) alloy were analyzed.It was shown that the microstructures on the skin and in the inner part of the alloy were all characterized with a WC+β+M structure,where β was a cobalt-based binder phase and M represented a RE-containing phase.There existed an inward diffusion of S atoms,which caught and fixed the Ce atoms in the alloy and an outward diffusion of La atoms during the sintering process.Consequently,the M phase was characterized with the decreased La/Ce ratio(0.59) in the inner part and the increased La/Ce ratio(1.01) on the skin.The M phase on the skin was characterized with a γ-Ce 2 S 3 type structure.To suppress the long range migration of rare earth to the skin,S in the sintering atmosphere had to be eliminated.