B对WC-20%Co硬质合金微观结构与力学性能的影响

硬质合金中微量元素的添加主要集中在V、Ta、Hf、Ce等金属元素,非金属元素应用较少,主要有B等元素。非金属元素B引入硬质合金方式主要有表面渗硼和在原料粉末中添加,本文以化学性能稳定的B₄C为添加剂,在WC-20%Co(YG20C)硬质合金混合料制备过程中进行添加,采用气压烧结制备出含硼WC-20%Co硬质合金。研究了B添加(0.01%、0.03%、0.06%,质量分数)对WC-20%Co硬质合金组织结构及力学性能的影响。实验结果表明：B含量增加使YG20C合金晶粒度分布趋向不均匀,当B添加量为0.06%时,其晶粒度呈现双峰分布趋势,同时,随着B含量的增加,YG20C合金硬度提高;当B添加量为0.01%时,合金的断裂韧性最佳(16.43 MPa·m^1/2)。     

碳化钒（VC）对wC—Co烧结硬质合金微观结构和机械性能的影响

本研究的目的是评价一系列成分为90wt％E(1-y)WC—yVC3—10wt％Co的硬质合金的微观结构和机械性能。评价了微观结构参数如邻接度(Cα)、粘接相平均自由程(Lη)和碳化物相晶粒尺寸(Lα)。在成分为36WC-54VC-10Co(y=0．6)时．邻接度取最大值0．61。V8C7的添加导致一种γ-(WxVy)C固溶体相的形成。此种固溶体会阻碍η-(WxCoy)C晶粒的出现，而后者会使合金脆化。尽管在y值为0．6时获得的压痕断裂韧性值18MPa^1/2是一个可以接受的值，但为了获得更高的硬度，建议严格控制占主导地往的γ-(WxVy)C又碳化物晶的晶粒尺寸。     

硼元素对WC-10%Co硬质合金性能影响研究

研究了B元素对WC-10%Co硬质合金组织和力学性能的影响。实验结果表明,B元素的加入改善合金中粘接相的分布均匀性,形成高硬度的W-Co-B三元"伪η"相,并使WC圆化;当w(B)=0.01%时,整体力学性能最好,合金强度、硬度得到一定程度的提高。     

(W,Ti)C的添加对WC-8%Co合金组织和性能的影响

采用粉末冶金的方法制备了不同Ti含量的WC-8%Co硬质合金。研究Ti含量对WC-8%Co硬质合金组织和性能的影响。采用金相显微镜与扫描电镜对合金的微观结构进行分析,并测量合金的物理机械性能。结果表明:随着Ti含量的增加,WC-8%Co合金的密度随之降低,硬度随之增加,矫顽磁力先增加后降低。与添加了(W,Ti)C的WC-8%Co合金相比,未添加(W,Ti)C的WC-8%Co合金具有高的冲击韧性与抗弯强度(50.5 kJ/m~2及3050 MPa)。当Ti含量为0.1%时,合金的冲击韧性与抗弯强度急剧降低,达到0.2%时,明显回升再增加,又有所降低。     

微量稀土对WC-8Ni硬质合金性能的影响

研究了微量稀土Ｙ２Ｏ３及烧结温度对ＷＣ－８Ｎｉ硬质合金的物理机械性能的影响。实验结果表明，适量稀土可使ＷＣ－８Ｎｉ合金的抗弯强度、耐磨性及耐碱蚀性显著提高，烧结温度降低。利用扫描电镜等分析手段对不同温度的未加稀土与加入稀土的ＷＣ－８Ｎｉ合金进行了显微分析比较，得出了较好的工艺条件。     

铬的添加量对WC-9Ni硬质合金微观结构与性能的影响

以WC、Ni及Cr粉末为原料,采用传统粉末冶金方法制备了WC-9Ni-x Cr系列硬质合金。利用扫描电镜、X射线衍射仪、机械性能检测设备和浸泡腐蚀测试方法等观察和表征了试样的微观结构、物理机械性能和耐浸泡腐蚀性能。结果表明:Cr的添加量对WC-9Ni硬质合金的微观结构与性能有着显著地影响。微量的Cr添加后,合金的WC晶粒长大被抑制,晶粒尺寸出现下降;同时,合金的密度、抗弯强度下降,而硬度和耐中性水浸泡腐蚀性能(根据国际标准BS:6920:2000)得到提升。随着Cr添加量的进一步增加,合金的晶粒尺寸、密度、硬度、强度和耐腐蚀性能等变化趋势放缓。另外,根据XRD、SEM和EDX等检测结果发现:过量的Cr粉添加后,WC-9Ni硬质合金的结构中倾向于形成一种新相—(Wx,Cr(1-x))2C,这种新相易成为合金的断裂源。综合合金的微观结构和各项性能检测分析认为:当Cr粉添加量为1.2%(质量分数)时,WC-9Ni硬质合金具有相对最佳的综合性能。     

氧化铬对超细WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了氧化铬添加对超细WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响,重点是添加量和高能球磨时间对WC晶粒度、合金组织和合金性能的影响,并分析了氧化铬抑制晶粒长大的机理。研究结果表明:球磨细化了WC晶粒,提升了合金性能,但过分球磨则会导致合金中缺陷增加和WC晶粒的异常长大;抑制剂Cr2O3有效地抑制了晶粒长大,合金中的WC晶粒度随抑制剂加入量的增加而细化,但过多的抑制剂会导致缺碳相和孔隙度的增加,降低了合金的强度。因此适当的球磨和合适的Cr2O3加入量将会在生产低孔隙度、高硬度、高抗弯强度的超细硬质合金中发挥作用。     

烧结温度和时间对WC-24%Co硬质合金的WC晶粒形貌影响

本文以双峰粒度分布的粗晶WC为原料,研究了烧结温度和时间对高钴粗晶WC-24%Co硬质合金的WC晶粒形貌的影响规律,结果表明:随着烧结温度的降低,W和C原子迁移能量位垒增高,W和C原子的扩散速度降低,从而降低了液相烧结过程中的WC晶粒的生长速度,导致粗WC晶粒尺寸明显减小,WC晶粒形貌从具有棱角形貌转变成圆钝形貌,细WC晶粒的形貌从三棱柱向球形形貌转变。相应地,在1 450℃烧结温度下延长保温时间,WC晶粒进一步生长,WC晶粒有生长成平衡态形貌(截三棱柱)的趋势;在1 350℃烧结温度下延长保温时间,WC晶粒出现了层-层结构台阶形貌。     

WC晶粒度对WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了WC晶粒度对WC-10%Co硬质合金微观组织和性能的影响,讨论不同WC粒度对硬质合金烧结过程、组织结构和性能的影响作用。结果表明:烧结体收缩率随着WC粒度的增大先降低,后上升。随着WC粒度增大,硬质合金显微组织变粗,晶粒生长不规则,硬度也降低,而抗弯强度先降低后再增大。因此WC晶粒的粗细对硬质合金的性能有着重要的影响。     

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。     

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。     

晶粒长大抑制剂对超细WC-9%Co硬质合金性能的影响

在复合抑制剂(VC/Cr3C2)的基础上,添加了不同配比的TaC,研究了TaC对超细WC-9%Co硬质合金组织结构和力学性能的影响。结果表明:添加不同配比的TaC制备的WC-9%Co硬质合金的硬度随着TaC质量分数的增加先增大后减小;TaC的加入降低了W在Co相中的固溶度,从而抑制了晶粒长大。在本实验范围内,在复合抑制剂(VC/Cr3C2)质量分数为0.6%的基础上添加质量分数0.3%的TaC,经1 390℃真空烧结后,制备的超细WC-9%Co硬质合金硬度为93.5 HRA,TRS为2 370 MPa,致密度为99.5%,磁饱和强度为13.29 G.cm3/g,矫顽磁力为31.86 kA/m,此时具有较佳的综合力学性能。     

抑制剂对WC-15wt%Co硬质合金性能的影响

研究了抑制剂的不同种类和添加量对WC-15wt%Co硬质合金性能的影响。添加抑制剂可以抑制烧结过程中的晶粒长大及非均匀长大,提高合金的各项性能。在原始WC粉末粒度较粗的合金中添加一定量的VC/Cr3C2,也可以制取WC晶粒度达到亚微米级的合金。     

碳量及B类孔隙对WC-8%Co硬质合金抗弯强度的影响

采用粉末冶金方法制备了WC-8%Co硬质合金试样,经氢气烧结后,利用钴磁测试仪、强度测试仪、电子显微镜和金相显微镜分别对试样的钴磁和抗弯强度进行测定、对试样断口和金相缺陷进行观察。研究了WC-8%Co硬质合金抗弯强度与碳量(相对磁饱和)、金相缺陷(B类孔隙)之间的关系。结果表明:将试样碳含量及孔隙度控制在一定的范围内,可以使试样抗弯强度保持在较高的水平,当试样相对磁饱和为88%~92%,B类孔隙为B00时,合金显微组织中WC晶粒较为均匀,无异常长大情况,WC-8%Co硬质合金抗弯强度可达3 286 N/mm2;同时,抗弯强度值的大小随孔隙度的增多而下降。另外,氢气烧结后经HIP处理可以有效消除WC-8%Co硬质合金中的孔隙缺陷,从而提高合金抗弯强度,经HIP处理的试样的强度比正常样的强度高出2.3%。     

热机械合金化合成WC-Co硬质合金研究

采用热机械合金化方法,通过W与C之间的原位反应制备了WC-Co硬质合金,研究了工艺参数对物相、组织和性能的影响。研究发现,通过热机械合金化合成的WC-Co硬质合金的组织结构呈细棒状,延长球磨时间或升高合成温度均能提高反应物的反应活性,从而促进中间产物Co3W3C亚稳相向WC稳态相转变,并使组织均匀、致密,但过高的合成温度会使细棒状WC晶粒有长大倾向;球磨时间主要影响体系合成反应的完全程度,而合成温度主要影响合成致密化过程,随球磨时间的延长和合成温度的升高,密度、硬度、抗弯强度逐渐提高。     

纳米TiN对WC-Co硬质合金组织和力学性能的影响

采用真空烧结方法制备添加纳米TiN的WC-Co硬质合金材料,研究不同添加量纳米TiN对硬质合金组织和性能的影响。结果表明:纳米TiN添加量未超过1%(质量分数)时,纳米粒子主要分布在晶界和相界处,可明显改善WC-Co硬质合金组织结构,并使硬质合金的抗弯强度和硬度得到提高。添加纳米TiN,不利于改善硬质合金的断裂韧性。纳米TiN添加量为1%时,材料的综合力学性能最好:抗弯强度1493MPa,硬度92.5,断裂韧性12.1MPa·m1/2。     

SPS烧结WC-5%Co纳米复合粉硬质合金

采用喷雾干燥、流态化床化学转化法生产的WC-5%Co纳米复合粉为原料,研究了放电等离子体烧结(SPS)对超细硬质合金显微结构和性能的影响,同时对SPS烧结、低压烧结、真空烧结等三种工艺进行了比较。结果表明:采用SPS烧结可以在较低的温度下实现超细硬质合金的固相烧结,使合金快速致密化,当1170℃保温6min、压力为50MPa时合金可以获得最好的力学性能;其显微硬度HV30、抗弯强度、断裂韧性分别为1870、3230MPa、10.96MPa/m1/2。低压烧结可促进颗粒在液相中重排,硬质合金压坯经8MPa、1410℃、保温45min烧结,也可以获得比较好的力学性能;而传统真空烧结,合金孔隙度比较高,晶粒不均匀,性能较差。