表层脱立方相梯度硬质合金及其切削应用研究进展

对表层脱立方相梯度硬质合金的研究成果进行了总结。系统地介绍了化学成分、原料粒度、烧结气氛对表层脱立方相梯度硬质合金微观组织、元素分布和性能的影响,概括了表层脱立方相梯度硬质合金作为涂层基体应用及后续涂层梯度硬质合金刀具切削加工应用,并指出研究表层脱立方相梯度硬质合金表面处理技术是挖掘其应用潜力的重要方向。     

渗氮烧结的YT15梯度硬质合金微观组织

采用渗氮烧结工艺制备YT15梯度硬质合金,利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射等手段,研究该合金的表面微观组织,并对其表面梯度层的形成进行热力学分析.结果表明Ti元素与N元素之间较强的结合力驱动Ti元素向外和Co元素向内定向迁移,在合金表面形成厚度为10 μm的富含Ti(C,N)相的梯度层.实验结果与热力学分析均表明氮气氛...     

一步烧结法制备梯度结构硬质合金的工艺研究

从降低生产成本的角度考虑,尝试在真空炉中采用一步烧结法制备梯度结构硬质合金。实验研究了烧结工艺参数对合金显微结构及密度的影响,结果表明:梯度结构硬质合金样品表层的WC晶粒大于富钴层及芯部区域;随着烧结温度升高,样品表层WC晶粒变粗,梯度结构硬质合金密度先增加后降低;延长烧结时间会显著增加样品表层两相区的厚度。本实验所制备的硬质合金梯度层厚度可达1 168μm,烧结时间越长,样品密度越低。     

元素粉末法制备TiAl基合金

详细综述了采用元素粉末法制备TiAl基合金的机理研究,工艺方法及材料性能。元素里,则在一定温度下的反应合成主要由扩散控制,包括产生TiAl₃相和TiAl₂相的中间化过程。由元素粉末制备TiAl合金的工艺方法有Ti,Al元素粉末的反应烧结、热压或热等静压、热爆合成、元素Ti、Al箔片的反应合成等。采用这些方法制备的TiAl基会金具有均匀、细小的组织,但其力学性能受氧含量及孔隙的严重影响。.     

放电等离子烧结制备无粘结相SiCw/WC硬质合金

以碳化硅晶须(SiC whiskers,SiC_w)作为增韧相,通过放电等离子烧结制备了无粘结相SiC_w/WC硬质合金。考察了放电等离子烧结温度及SiC_w添加量对SiC_w/WC硬质合金组织性能的影响。结果表明,采用放电等离子烧结在1800℃下可获得相对密度高于99%的WC烧结体,其维氏硬度和断裂韧性分别达到25.99 GPa和4.99 MPa·m^1/2。添加适量的SiC_w可以改善SiC_w/WC烧结性能和断裂韧性,在SiC_w的质量分数为0.6%时,断裂韧性达到6.80 MPa·m^1/2,当添加过量的SiC_w时,增韧效果减弱。     

高能球磨+硼/碳热还原法制备(Ti,Mo, Nb,Ta, Zr)B2高熵陶瓷粉末的研究

以TiO₂、MoO₃、Nb₂O₅、Ta₂O₅、ZrO₂、B₄C和炭黑为原料,采用高能球磨+硼/碳热还原法制备(Ti, Mo, Nb, Ta, Zr)B₂高熵陶瓷粉末,并借助XRD、SEM等手段对反应产物的物相组成和微观形貌进行了表征。实验结果表明：球磨时间、还原温度和保温时间是制备高品质(Ti, Mo, Nb, Ta, Zr)B₂高熵陶瓷粉末的重要影响因素。当球磨时间为2 h、真空碳热还原温度为1 700℃、保温2 h时,可制备出粒径约为1～2μm、元素分布均匀且具有单一相成分的高品质(Ti, Mo, Nb, Ta, Zr)B₂高熵陶瓷粉末。     

烧结温度对不含氮原料制备的脱β层梯度硬质合金的影响

采用不含氮硬质合金原料,通过在梯度烧结工艺之前添加一步微压氮化烧结工艺制备脱β层梯度硬质合金;采用SEM观察合金表层的组织结构,图像分析工具测量脱β层的厚度。结果表明:在添加微压(氮气分压为0.5kPa)氮化烧结工艺的情况下,编号Co-8梯度硬质合金在1 420、1 450、1 480℃,1h的烧结工艺下形成脱β层的厚度分别为8、13、24μm;而编号Co-6梯度硬质合金在1 420℃时所形成的脱β层的厚度接近于零,在其他两种烧结温度下,所形成的脱β层的厚度也明显低于编号Co-8梯度硬质合金。与添加Ti(C,N)的原料相比,在相同的烧结工艺下,本文所采用的不含氮原料制备梯度硬质合金的脱β层厚度也明显降低。     

Cr3C2含量对热压烧结WC基硬质合金材料微观组织和力学性能的影响

为了研制高强度高硬度的硬质合金刀具材料,本文采用真空热压烧结技术制备Cr₃C₂含量不同的WC基硬质合金。通过XRD、SEM、EDS等分析手段研究其物相组成及微观形貌,探究Cr₃C₂含量对WC基硬质合金力学性能和微观组织的影响规律。结果表明：在WC-Co硬质合金中添加适量Cr₃C₂可有效抑制WC晶粒异常长大,提高晶粒均匀度,减少微观组织缺陷,进而改善其综合力学性能。随Cr₃C₂含量增加,合金的硬度和抗弯强度先升高后降低,断裂韧性先降低后升高。当Cr₃C₂的质量分数为0.4%时,WC基硬质合金综合力学性能最佳,硬度(HV)达到20.97 GPa,抗弯强度为1 584 MPa,断裂韧性为10.92 MPa·m^1/2,其中硬度大幅提高对于硬质合金材料用作切削刀具具有重要意义。     

(Ti,V)C钢结硬质合金的烧结行为及物相分析

以钛粉、钒铁粉、碳粉、铬铁粉、钼铁粉和铁粉为原料,用原位烧结法制备了(Ti,V)C钢结硬质合金.利用XRD、SEM和EDS对相组成、组织结构和微区成分进行了分析.结果表明:最佳烧结时间是1h,(Ti,V)C钢结硬质合金的最佳烧结温度是1400 ℃,TiC的最佳烧结温度是1420 ℃.TiC/(Ti,V)C钢结硬质合金的主要相组成为TiC/(Ti,V)C、α-Fe、Fe3C、(Cr,Fe)7C3,与TiC硬质相颗粒相比,(Ti,V)C颗粒形态更加圆整.     

不含氮原料制备脱β层梯度硬质合金的机理研究

采用不含氮原料及微压氮化+真空脱氮烧结工艺制备脱β层梯度硬质合金,并采用扫描电镜及自带能谱仪、电子探针微区分析技术分析不同烧结阶段下硬质合金样品的微观组织结构及成分分布,研究烧结过程中微观组织结构演变规律,总结缺立方相层的形成机制,同时分析富Co层的形成机理。结果表明:在微压氮化阶段,硬质合金中的TiC相被氮化生成了Ti(C,N)相;在之后的脱氮烧结阶段,Ti(C,N)相溶解在液相中,并且发生氮钛的耦合扩散,导致缺立方相层的形成。Co元素的空位扩散及液相迁移机制联合作用形成了富Co层;冷却过程中液相迁移导致了富Co层内部不同区域之间Co含量的差异。     

表层富立方相超细晶梯度硬质合金微观结构

通过富氮气氛烧结WC?10TiC?0.5VC?0.5Cr2C3?12Co和WC?12Co硬质合金,研究梯度结构和均匀结构硬质合金的微观结构及力学性能.利用扫描电子显微镜观察合金断面的微观形貌,使用X射线衍射仪和能谱仪分析合金物相组成,并对合金表面和芯部的硬度与断裂韧性进行测试.结果表明:与均匀结构的WC?12Co硬质合...     

烧结方法对WC-Co硬质合金性能的影响

以原位还原碳化反应法制备的超细WC-Co复合粉为原料,分别采用放电等离子烧结、低压烧结和真空烧结工艺获得块体硬质合金,系统研究烧结方法对合金的显微组织、密度及力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结的合金中,主相为WC和Co,有少量η相(Co6W6C),低压烧结和真空烧结获得的合金中物相为WC和Co;所用3种不同的烧结方法均能获得细晶块体硬质合金,其中放电等离子烧结的晶粒最细为0.35μm;低压烧结合金具有优异的综合性能,HV30为15 121 MPa,断裂韧性为13.6 MPa.m1/2,横向断裂强度为4 210 MPa。     

TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金的制备与高温氧化性能

以镍基合金（NiCrCoMo）为粘结相,以碳化钛（TiC）为硬质相,通过粉末冶金技术制备出抗高温氧化的TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金。通过优化烧结工艺得到综合性能最佳的TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金,测定了钢结硬质合金在不同温度下的氧化动力学曲线,并分析了氧化层的显微形貌。结果表明,经1280 ℃烧结的TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金综合性能最佳,密度为6.01 g/cm3,硬度为HRC 65,抗弯强度为1100 MPa。随着氧化温度的升高,TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金的氧化程度明显增加;通过与316L不锈钢钢结硬质合金的氧化动力学曲线对比发现,TiC?NiCrCoMo钢结硬质合金具有优异的抗高温氧化性能。     

WC-8(Fe, Co, Ni)RE合金性能研究

用不同比例的Fe和Ni部分代替WC-8Co合金中的粘结剂Co，再添加微量的碳粉和稀土氧化物Y2O3制得WC-8(Fe，Co，Ni)RE硬质合金，测试了其物理机械性能，研究了粘结剂各种成分及烧结温度、烧结气氛对硬质合金性能的影响。在一定的烧结工艺下，以Fe和Ni部分代替Co所制得的WC-8(Fe，Co，Ni)RE硬质合金，其性能可以达到甚至超过YG8的标准，同时对影响WC-8(Fe，Co，Ni)RE硬质合金性能的一些因素进行了讨论。     

基于表面改性的非均匀结构硬质合金研究进展

表面改性是使材料表面获得与其基体不同微观组织的处理技术,能够有效调控材料表面的力学性能.因此,将表面改性方法应用于改善硬质合金表面的微观组织,能够有效避免均匀结构硬质合金显微结构-宏观性能的局限性,为制备高性能非均匀结构硬质合金提供技术方案.由于硬质合金表面改性研究的起步较晚且表面改性方法较多,表面改性方法的选取及其改...     

不同工艺条件对WC-20％Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备WC—Co粉末,分别在低压和真空条件下制备WC-20％Co硬质合金,通过对合金性能的检测和金相组织的观察,研究了球磨时间和烧结工艺对硬质合金性能的影响。结果表明,球磨时间对硬质合金性能和组织结构有明显的影响;通过控制适当的球磨时间,町提高硬质合金的硬度和高韧性;通过调节工艺,真空烧结也可以提高合金的性能,低压烧结对粗颗粒WC为原料的合金的综合性能提高不明显。     

Cemented Carbides Alloyed with Ruthenium,Osmium, and Rhenium

A study was made of the structure and mechanical properties of WC ― Co cemented carbides alloyed with Ru, Re, and Os. It was shown that the alloying elements form solid solutions with the binder phase, Co(Ru, W, C), Co(Re, W, C), Co(Os, W, C), which have higher microhardnesses and elastic moduli than the solid solution Co(W, C). Ruthenium, rhenium, and osmium reduce the stacking fault energy of the cobalt phase and promote the transformation of the cubic modification of cobalt to the hexagonal. This results in precipitation hardening of the binder phase. Additions of Ru, Re, and Os increase the hardness, and bend, compression and yield strengths, of WC ― Co alloys. Examples of the successful use of WC ― Co cemented carbide tools alloyed with noble metals for the machining of heat-resistant alloys and high-alloy steels are given.     

Comparison between ultrafine-grained WC–Co and WC–HEA-cemented carbides

The AlFeCoNiCrTi high-entropy alloy (HEA) powders were prepared by high-energy ball milling. The ultrafine-grained WC–HEA and WC–Co-cemented carbides were fabricated through planetary ball milling and heat-pressure sintering. The microstructures and properties of the sintered alloys were compared using scanning electron microscope, X-ray diffraction, mechanical property testing and electrochemical testing. It has been shown that the AlFeCoNiCrTi HEA can be used as a binder for the ultrafine-grained WC-based cemented carbide. The WC–HEA-cemented carbide has better performances than the WC–Co-cemented carbide. The suitable contents of HEA can inhibit the WC grain growth and improve the mechanical properties and corrosion resistance of cemented carbides.