纳米WC-Co硬质合金研究现状

综述纳米硬质合金的研究开发概况及应用。重点介绍纳米WC和WC-Co粉体的制备方法和烧结工艺,指出要成功地制备纳米硬质合金,关键在于抑制烧结过程中WC晶粒的长大。简要介绍纳米硬质合金的应用前景。     

纳米硬质合金与大理石的摩擦磨损特性

采用在线电解修整(ELID)磨削技术对纳米硬质合金刀具进行磨削,并利用摩擦磨损试验机研究了纳米硬质合金WC-10Co与大理石的摩擦磨损特性。结果表明,纳米硬质合金整体摩擦系数小,耐磨性好;WC-10Co的磨损机理表现为鱼鳞状塑性流动,而普通硬质合金的磨损机理则是晶粒大片脱落。纳米硬质合金性能优异,有望成为矿产资源钻探领域的新型刀具材料。     

WC原料粒度对超粗晶硬质合金组织与性能的影响

通过纳米粉末活化法制备了超粗晶硬质合金,并采用扫描电镜、万能试验机和维氏硬度计等检测方法对其进行微观组织及力学性能的表征,研究了WC原料粒度对超粗晶硬质合金微观组织和力学性能的影响。结果表明：随着烧结温度的升高,合金中的WC平均晶粒尺寸增大,WC晶粒间邻接度先减小后基本不变,Co相平均自由程先减小后基本不变,抗弯强度先增大后减小,硬度减小;随着WC原料粒度的增大,合金中的WC平均晶粒尺寸增大,WC晶粒间邻接度增大,Co相平均自由程增大,抗弯强度减小,硬度减小;当WC原料粒度为12～15μm、烧结温度为1450℃时,可以制备出平均晶粒尺寸6.80μm、抗弯强度2735MPa的超粗晶硬质合金。     

利用铟和磷直接反应合成InP纳米晶

以金属铟和白磷为原料，在苯热条件下直接反应合成了InP纳米晶，研究了反应温度对InP纳米晶物相的影响。XRD和选区电子衍射测试结果证明样品为立方相InP纳米晶。微观形貌观测结果证明：在300℃合成的InP纳米晶体粒度均匀，而且团聚现象较少。当温度为200℃时，InP纳米晶的结晶质量较差，如果把温度升高到400℃，InP纳米晶的结晶质量得到进一步改善。     

纳米硬质合金刀具切削Al/SiC_p复合材料的实验

针对SiC颗粒硬度高,切削Al/SiCp复合材料时刀具磨损剧烈,本文提出用具有较高硬度、韧性及良好抗磨损能力的WC-7Co制备纳米硬质合金刀具,并对Al/SiCp复合材料进行了切削实验。研究了纳米硬质合金刀具磨损机理和Al/SiCp复合材料的切屑去除机理,以及刀尖处后刀面磨损值。研究认为,纳米硬质合金刀具磨损的机理为SiC颗粒的微切削作用引起的磨料磨损,及SiC颗粒对刀尖刃口的高频、断续冲击引起的微崩刃及微破损;Al/SiCp复合材料的切削实质是断续切削;去除机理为切屑的崩碎去除;纳米硬质合金后刀面磨损值较普通硬质合金小30%～50%。实验表明,纳米硬质合金较普通硬质合金更适于加工Al/SiCp复合材料。     

纳米晶YG10复合粉末的烧结及显微结构

利用EDS和SEM等研究了机械合金化法制备的纳米晶YG10硬质合金复合粉末的烧结行为,对其致密化规律及显微结构等作了考察。结果表明：纳米晶YG10粉末烧结致密化快,在1375℃时烧结30min,合金相对密度为99．86％,收缩率为27．2％,合金最大硬度可达91．8HRA;烧结合金中WC晶粒细小,呈杆状特征,其径向尺寸约为100～150nm,长度超过1μm,且WC杆状晶粒随机排列,无固定取向。     

纳米硬质合金刀具切削Al/SiCp复合材料实验

SiC颗粒具有较高的硬度,使Al/SiCp复合材料在切削时刀具磨损剧烈。纳米硬质合金具有较高的硬度、韧性及良好的抗磨损能力。制备了纳米硬质合金刀具WC-7Co,对Al/SiCp复合材料进行了切削实验,研究了纳米硬质合金刀具磨损机理和Al/SiCp复合材料的切屑去除机理,以及刀尖处后刀面磨损值。研究认为,纳米硬质合金刀具磨损的机理为SiC颗粒的微切削作用引起的磨料磨损,及SiC颗粒对刀尖刃口的高频、断续冲击引起的微崩刃及微破损,Al/SiCp复合材料的切削实质是断续切削;Al/SiCp复合材料去除机理为切屑的崩碎去除;纳米硬质合金后刀面磨损值较普通硬质合金小30%~50%。     

含板状WC晶粒硬质合金的研究进展

结合WC晶粒的结构及其板状晶形成机理,从制备原料、球磨工艺、烧结工艺及非均匀结构等方面对含板状WC晶粒硬质合金的研究进展进行综述,指出了板状晶硬质合金现阶段所面临的问题及未来发展前景。     

超细晶硬质合金刀具切削高温合金试验研究

使用普通晶粒度硬质合金YG8和超细晶硬质合金YG8UF两种材料刀具,分别对GH2132高温合金进行了干式切削试验,对比了两种刀具在不同切削速度条件下的切削力和刀-屑摩擦系数,测定了刀具后刀面的平均磨损宽度VB值,借助扫描电镜观察了刀具后刀面的磨损形貌,同时对刀具的磨损机理进行了分析.结果 表明,晶粒细化可以使切削力降低,刀-屑间平均摩擦系数减小.当切削速度达到65m/min后,超细晶硬质合金刀具YG8UF的使用寿命是普通晶粒度硬质合金刀具YG8的(3～4)倍.超细晶硬质合金刀具比通晶粒度硬质合金刀具具有更好的抗磨料磨损、粘着磨损和扩散磨损性能.     

在普通磨床上对硬质合金实施精密磨削的实验

介绍了在普通平面磨床上采用电解修锐铸铁结合剂微细金刚石砂轮，对ＹＴ１４等硬质合金进行磨削的工艺，用该工艺磨削的ＹＴ１４等硬质合金表面粗糙度可达十几个纳米以下，平面度小于１μｍ，作者还对加工过程中的一些现象作了进一步的分析研究。     

Abrasion of cemented carbides by small grits

The abrasion properties of a series of cemented carbides with different carbide grain sizes, different amounts and types of binder phases have been investigated under varied conditions. Abrasion results from other works are also incorporated for comparison reasons. The results are interpreted in the light of a previously published model for the abrasion properties of multiphase materials, although this is the first time this model is applied to materials with very high amounts of hardphase. It is confirmed that the abrasion resistance of tungsten carbide–cobalt materials may vary considerably, also for fixed amounts of metal and hardphase. Not only the wear resistance level but also the ranking depends both on the test conditions and on the microstructure. It is further showed that some nano-crystalline materials posses a wear resistance superior to those of the pure carbide material.     

硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路

回顾了常规刀具材料的基本性能 ,从细化晶粒、表面涂层、热处理、添加稀有金属和稀土元素等方面综述了硬质合金刀具材料的研究现状 ,提出采用晶须增韧补强、纳米复合强化技术制备新型高性能硬质合金刀具材料的发展思路     

M30合金牌号的工艺设计要点

以M30合金为例,根据M类硬质合金的特点和应用范围阐述了其牌号设计和原料选择。通过分析合金刀片切削试验结果,提出了M30牌号合金最佳综合性能的实现方案。     

研磨条件和材料组织结构对硬质合金刀尖状态的影响

为探讨硬质合金刀具的研磨特性,对8种硬质合金刀片研磨后的刀刃状态进行了对比试验研究,提出利用刀尖附近切削刃的微特征及参数来综合评价薄层切削刀具的修磨质量,并分析了研磨条件和材料金相组织对刀尖状态的影响。     

高强度钢干式铣削替代半精磨的试验研究

采用硬质合金刀片(YW1)和涂层刀片(YB415)进行了高强度钢的干式铣削代替半精磨试验研究。根据试验结果,确定适合加工该型号高强度钢的刀具材料和切削用量。以这两种刀片在不同切削用量条件下的耐用度、加工表面粗糙度和主切削力作为刀具加工性能的评价依据,同时研究了刀片的磨、破损机理和卷、排屑稳定性。试验结果表明:涂层刀片干铣削高强度钢的加工性能优异,工件加工表面质量达到半精磨水平。     

Cemented carbide and cermet tooling for film-perforating

The tools used to perforate a particular photographic film started to wear at an unacceptable rate when the film base was changed from cellulose triacetate to polyester (PET). A laboratory investigation was initiated to screen candidate tool materials and identify ones with potential for 10 times life improvement over cemented carbide (WC/10% Co).

The screening tests started with abrasion and corrosion tests on various grades of cemented carbide, cermets and selected ceramics. Concurrent production trials indicated that the laboratory corrosion tests were not correlating with production results. To address this problem, a “nibbler” test was developed which simulates perforating and material removal on a punch after 10⁶ perforations (nibbles) became the screening test metric.

It was determined that abrasion tests do not accurately predict tool material behavior when chemicals are present on or in the materials being perforated. Static corrosion tests do not predict tool response under production conditions. The rubbing of the film on the tool surfaces removes protective films and there can be a significant corrosion component in tool erosion. The nibbler simulates real tool conditions because erosion is produced by actual cutting of coated webs. Nibbler tests in this study indicated that alumina/zirconia resisted film erosion better than cemented carbide, even cemented carbide with PVD coatings. The nibbler tests also indicated that leaving recast layers from electrical discharge machining on cemented carbide greatly increases erosion rates. It should be removed.

Production tests conducted since completion of these laboratory studies suggests that nibbler results correlate with production results. Coated cemented carbides are providing 3 times the service life of uncoated cemented carbides as predicted by the nibbler test.     

高速铣削时硬质合金刀具与NAK80模具钢化学性能匹配研究

高速铣削加工时温度较高,易引起刀具与工件之间产生化学反应,加剧刀具与工件磨损,缩短刀具寿命。实现刀具材料和工件材料的化学性能匹配,可有效保证模具型面加工质量和提高生产效率。化学性能匹配主要从刀具材料与工件材料的氧化以及扩散方面进行研究。通过理论计算得到刀具与工件材料的化学反应自由能;结合高温氧化试验,研究NAK80模具钢的高温氧化产物并探究其抗氧化性能;基于变系数浓度扩散模型,利用元素扩散试验获得了NAK80模具钢与刀具材料间的元素扩散强度。结果表明,NAK80模具钢的氧化程度随温度升高而加剧,温度高于1300K可发生完全氧化;NAK80模具钢中的Fe元素扩散深度随硬质合金刀具中Co元素含量的增加而增加。