添加TaC和Y2O3对超细YG6硬质合金组织及性能的影响

研究了在不改变原有晶粒长大复合抑制剂Cr3C2/VC组成及含量基础上,再添加不同量TaC和Y2O3对YG6超细硬质合金力学组织和性能的影响.结果表明,TaC能明显抑制YG6合金晶粒的长大;添加0.1％TaC并在1 380℃下加压烧结制备的YG6合金,其致密度、硬度、抗弯强度均达到最大值,分别为99.88％、HRA 93.8和1 800 MPa.添加0.1 ％Y2O3也可抑制YG6合金晶粒的长大,但对合金其他方面的影响不明显.     

微波烧结粗晶低钴YG硬质合金存在的脱碳问题及其改进

采用常规微波烧结法制备WC-Co硬质合金时,表层区域出现严重的脱碳现象,导致表层和中心区域的组织显著不同,即产生核壳结构,对合金的力学性能造成不利影响。本文作者以WC粉和Co粉为原料粉末,采用微波烧结法制备88%WC-12%Co(YG12)和94%WC-6%Co(YG6)硬质合金,在混料时添加炭黑,避免合金中脱碳相的生成。检验表明:当炭黑添加量(质量分数)接近0.2%时,YG12和YG6的抗弯强度(TRS)分别达到3 109和2 642 MPa;硬度(HRA)分别为88.7和89.8。此时,合金表面和中心区域具有一致的显微组织结构,没有发现脱碳相η(W3Co3C)。但当炭黑添加量超过0.2%时,大量析出的石墨相对合金的力学性能,尤其对硬度产生不利影响,当炭黑添加量为0.4%时,YG12和YG6的抗弯强度分别只有2 465 MPa和2 213 MPa。     

铈与YG6硬质合金制备过程中富钙相的交互作用

在硬质合金的原材料仲钨酸铵(APT)粉末中添加Ca和稀土Ce元素,探讨稀土Ce元素与硬质合金制备过程中富钙相的交互作用。材料的物相组成、显微结构及成分分别通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜及能谱进行检测与分析。结果表明:氧化钨还原过程中会产生CaWO_4和Ca_(4.26)W_(10)O_(30)两种富钙相,分布在钨颗粒内部和周围,使钨颗粒的棱角钝化,碳化后富钙相转变为Ca_(4.26)W_(10)O_(30)和CaC_2相,富钙相可急剧降低YG6硬质合金的性能;添加适量稀土Ce可降低富钙相对钨粉的影响,钨粉颗粒的棱角变得明显,颗粒尺寸变小且分布均匀,稀土Ce与富钙相发生反应生成Ce_(0.9)Ca_(0.1)O_(1.9)三元相;稀土Ce与富钙相的交互作用效果显著,与1%Ca-YG6硬质合金相比,1%Ce+1%Ca-YG6硬质合金的致密度、硬度和断裂韧性分别提高了7.8%,34.3%和67.8%。     

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。     

稀土氧化物对再生YG8硬质合金性能的影响

以锌熔法回收的WC-Co粉末为原料,采用常规硬质合金生产工艺制备添加不同含量Y₂O₃和Nd₂O₃的再生YG8硬质合金,并对其进行密度、硬度、抗弯强度以及断口形貌检测分析,探讨了稀土氧化物对硬质合金的强化机理。结果表明,添加Y₂O₃的硬质合金钴磁值升高,添加Nd₂O₃的钴磁值降低;稀土氧化物Y₂O₃和Nd₂O₃对硬质合金密度、硬度影响均不大,添加量为0.5%时,硬度达到最大,分别为89.5、89.3 HRA;抗弯强度随着稀土氧化物含量的增加明显提高,添加0.7%Y₂O₃和0.7%Nd₂O₃的硬质合金抗弯强度分别达2 200、2 102.8 MPa,比未添加稀土氧化物的再生YG8硬质合金提高了22.2%和16.8%;添加Y₂     

Y_2O_3对YG10超细硬质合金组织和性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备YG10超细硬质合金。研究了Y2O3含量对YG10硬质合金组织结构、磁学性能和机械性能的影响。研究发现:Y2O3的加入可提高合金致密度、硬度和抗弯强度,随着含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低。加入质量分数为0.4%,球磨时间为120 h的Y2O3,YG10超细硬质合金的综合性能最佳,平均粒度为0.3μm,硬度达到92.4 HRA,抗弯强度达到1950 MPa。     

Y_2O_3对WC-10Co硬质合金性能的影响

采用真空烧结工艺制备了WC-10Co硬质合金。研究了Y_2O_3添加量对WC-10Co硬质合金晶粒尺寸、力学性能、磁性能的影响。结果表明,添加Y_2O_3能使合金晶粒细化且颗粒尺寸更加均匀;Y_2O_3的加入可提高合金力学性能,当Y_2O_3添加量为0.4%时合金的力学性能最佳,合金硬度为94.5 HRA,抗弯强度为2 250 MPa;添加Y_2O_3能提升硬质合金的钴磁、矫顽磁力。     

镧元素对钨钴硬质合金的影响

通过正交设计实验方法分析了合金元素对钨钴硬质合金YG6性能的影响规律。结果表明镧元素能同时提高YG6硬质合金抗弯强度11％,HRA.硬度值0.2.计算确定出制备过程的最优工艺参数为:烧结温度在1396～1410℃,镧含量在0.92％～1.04％范围内。镧元素对结构的影响表现为:细化WC晶粒。     

超声处理对稀土掺杂AM60B镁合金组织及力学性能的影响

在AM60B镁合金熔炼过程中加入混合稀土Y,Gd并辅以超声熔体处理工艺制备合金,利用光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)和万能试验机,研究了添加复合稀土和超声处理对镁合金微观组织和力学性能的影响,分析了其作用机制。结果表明,添加混合稀土Y,Gd后,未经超声处理的试样,稀土化合物存在于合金组织中,阻碍了位错和晶界滑移,α-Mg基体晶粒明显细化,β相减少,合金抗拉强度σ_b和延伸率δ分别达到257 MPa和9%,强度提高约20%。施加超声处理能进一步细化合金组织,使得α-Mg基体晶粒更加等轴细小,抑制β相在晶界处的连续网状分布。稀土相趋于弥散均匀分布,促进了稀土元素的细晶强化作用,使合金抗拉强度提高到269 MPa,延伸率达到11%。当稀土添加量超过一定范围后,稀土相开始粗化并割裂基体,这时超声处理对合金组织的改善作用有限,合金力学性能呈现下降的趋势。     

Co对原位合成WC-6Co复合粉末制备 高性能硬质合金的影响

将原位合成的WC-6Co复合粉末添加到300 L、转速50 Hz滚动球磨中湿磨,添加Co粉、晶粒长大抑制剂、石蜡、酒精,湿磨48 h,卸料、过孔径45 μm筛,采用闭式压力喷雾干燥塔制备得到WC-7Co~WC-15Co混合料粉末,对制备混合料粉末形貌、粒度分布、物相、成分进行分析,结果表明:添加Co粉配成WC-Co混合料,当混合料的Co质量分数超过10%,团聚现象明显增强,团聚颗粒明显增大;随着添加Co粉质量分数增加,混合料中氧质量分数增高,松装密度不断减小.将制备得到的WC-7Co~WC-15Co混合料掺成型剂,挤压成型,低压烧结等工序制备超细YG7X~YG15X硬质合金.研究添加不同Co质量分数WC-6Co复合粉末制备YG7X~YG15X超细硬质合金,Co对制备硬质合金的金相组织、形貌、物理力学性能的影响,结果表明:随着添加Co质量分数增加,制备的超细硬质合金硬度、密度不断降低,抗弯强度和断裂韧性先增大、后减小;制备的超细YG7X硬质合金的硬度最高HV₃₀为2 150,抗弯强度最低为3 200 MPa;制备YG10超细硬质合金的抗弯强度最高为4 950 MPa,断裂韧性最高为11.8 MPa·m1/2.      

稀土对锌熔法再生WC-8Co合金微观组织的影响

以锌熔回收料为原料,用常规硬质合金生产工艺制备出再生WC-8Co硬质合金试样;用X射线衍射金相显微镜、场发射扫描电子显微镜/EDS能谱分析等测试方法研究了不同稀土钇添加方式制备的再生WC-8Co硬质合金孔隙、孔隙度、杂质形态及成分的差异,并采用截距法测量了WC晶粒尺寸及晶粒度分布。研究结果表明:添加稀土钇可抑制WC晶粒的非均匀长大,在一定程度上减小再生硬质合金的WC晶粒尺寸;可以显著减少再生硬质合金中的A类和B类孔隙,降低合金的孔隙度;稀土钇与杂质元素结合能够改善杂质相形态,由不规则和棒状Ca-S-O相转变为球状或类球形的Ca-Y-S-O相,并显著细化杂质相尺寸;采用复合粉的稀土添加方式使稀土钇元素分布更为均匀,微观组织和含稀土杂质相的均匀细化效果更加显著。     

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。     

Co含量对超细YG类硬质合金结构及性能的影响

制备了不同Co含量的超细硬质合金YG6和YG8,通过对试样进行表面形貌观察和物理力学性能测试,研究了Co含量对超细YG类硬质合金力学性能及组织结构的影响。在超细硬质合金的表面采用CVD法制备了TiCN-Al_2O_3-TiN多层复合涂层,对涂层合金进行微观结构观察、硬度和切削性能测试,探讨不同Co含量合金制备的刀具的切削性能。实验结果表明:随着Co含量的增加,WC晶粒更致密,没有发生晶粒异常长大,硬质合金硬度略有下降,相对磁饱和强度和抗弯强度增加,断裂源较少。Co含量低的硬质合金刀具磨损更严重,切削性能下降,刀具失效快。     

粗颗粒钨粉对90W-Ni-Fe钨合金烧结变形与组织性能的影响

在原材料粉末中添加20μm的粗颗粒钨粉,用粉末冶金法制备了圆柱状90W-Ni-Fe钨合金。通过测量钨合金烧结坯椭圆状横截面长短轴的尺寸,对烧结变形进行了定量分析;采用准静态拉伸试验对合金的力学性能进行了测试;通过光学金相、扫描电镜对合金组织形貌进行表征。结果表明:添加粗颗粒W粉能明显降低合金烧结变形,粗颗粒钨粉添加量占钨粉总量80%时,圆柱状钨合金投料可降低约20%,明显提高材料利用率;当粗颗粒W粉含量在70%~90%之间时,合金抗拉强度约950 MPa,延伸率约20%,与未添加粗颗粒钨粉的传统90W-Ni-Fe钨合金相比,其强度提高约30MPa,延伸率降低了28.5%,这与添加粗颗粒W粉的钨合金的穿晶断裂方式,以及合金界面结合强度低、黏结相分布不均匀等有关;添加粗颗粒钨粉的钨合金微观组织中的钨晶粒形状不太规则,存在粒径超大的钨晶粒。     

添加纳米Ti(C,N)对粗晶WC-8Co硬质合金微观组织和力学性能的影响

将粒度为0.2μm的Ti(C,N)纳米粉末添加到粗晶WC-8Co硬质合金中，采用低压烧结技术制备了WC-xTi(C,N)-8Co系列硬质合金。利用XRD、SEM和EDS研究了添加纳米Ti(C,N)的硬质合金试样的物相组成和微观组织，并分析和讨论了合金的钴磁、矫顽磁力、洛氏硬度和抗弯强度等性能。结果表明，添加纳米Ti(C,N)烧结后的合金均出现了典型的Ti(C,N)芯-环结构，提高了硬质合金的硬度。然而，微量的Ti(C,N)添加会导致合金的力学性能下降，当添加量达到5%时，合金的综合力学性能最好，但当添加量达到15%以上时，基体出现脱碳相，导致合金的抗弯强度大幅下降。     

微量稀土Y对细晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金性能的影响

采用溶胶-喷雾干燥-热还原法制备了添加微量稀土Y的93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末,将粉末在不同温度下经不同保温时间烧结,研究了微量稀土Y对93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末的氧含量、合金的显微组织和性能的影响.结果表明:添加微量稀土元素Y的合金试样需要在更高的温度下才能达到理想的氧含量;微量稀土Y使合金致密度稍有降低,但使合金中钨晶粒尺寸明显细化,其作用机理主要是稀土元素抑制了液相烧结时钨晶粒的长大.     

微量稀土La对细晶W-Ni-Fe合金显微组织和性能的影响

采用喷雾干燥-热还原方法制备了纳米级93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末和添加了微量稀土La的复合粉末.研究了微量稀土La对合金性能和显微组织的影响.结果表明:微量稀土La的加入能够有效增加粉末的分散度;微量稀土La在合金中主要以中间相WxNixFexLax0x(摩尔比)的形式分布于粘结相中,该中间相在细化晶粒的同时对杂质元素Ca具有较好的亲和力,使合金性能得以提升.但随着过量La的增加,其生成的中间相容易在钨晶界和钨与粘结相的相界面上产生偏聚,降低了合金的界面结合强度,从而使合金性能降低.     

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。     

超声处理对含稀土的AZ91镁合金性能及组织的影响

在AZ91镁合金熔炼过程中加入混合稀土Y,Gd并辅以超声熔体处理工艺制备合金,利用万能试验机、光学显微镜(OM)和透射电镜(TEM),探讨了添加混合稀土和超声波处理对AZ91镁合金微观组织和力学性能的影响,分析了其作用机制。实验结果表明,添加混合稀土Y,Gd后,未经超声处理的合金,稀土化合物存在于合金晶内和晶界上,α-Mg基体组织得到细化,晶界上的β相减少,合金的抗拉强度σb和延伸率δ可分别达到261 MPa和4.5%。同时,施加超声处理能进一步细化合金组织,α-Mg基体晶粒更加等轴细小,抑制β相在晶界处的连续网状分布。稀土相趋于弥散均匀分布,促进了稀土元素的细晶强化作用,这样使合金抗拉强度提高到270 MPa,延伸率达到7.2%。当混合稀土添加总量超过一定范围后,会形成粗大化合物并割裂基体,这时超声处理对合金组织的改善作用有限,合金力学性能呈现下降趋势。     

添加W粉对YG20C硬质合金组织及性能的影响

以在混合料阶段添加W粉与否的两种YG20C硬质合金为实验对象,研究了经不同烧结温度后W粉对合金常规性能(磁力、洛氏硬度、抗弯强度等)及显微组织的影响。结果表明:W粉的添加会促进YG20C硬质合金的晶粒长大,甚至导致异常粗晶的产生;添加W粉的合金γ相中固溶的W(或WC)的量从1 410℃的10.5%降至1 480℃的10%,而未添加W粉的合金从10.4%升至11.6%;此外,添加W粉的合金的抗弯强度随烧结温度的升高而大幅降低,从1 410℃升至1 480℃时降幅达到580 N/mm~2,而未添加W粉的合金的抗弯强度基本稳定在2 500 N/mm~2。