直接氮化法制备Si3N4粉体过程研究

采用直接氮化的工艺方法,以Si粉为初始原料,采用Fe粉为催化剂,在高温下直接进行氮化,制备了Si3N4粉体.着重讨论了催化剂含量和氮化工艺条件对粉体的氮化率、粒径、形貌和相含量等方面的影响.实验结果表明催化剂含量,球磨工艺,烧结制度是影响Si3N4粉体最终性能的3个主要因素,并且在掺杂Fe为0.5%,球磨时间为2h,采用分阶段保温升温的方法,在氮化温度为1400～1350℃下氮化2～3 h,制备了氮化率95%左右,α相含量接近90%,形状为等轴状的Si3N4粉体.     

纳米硬质合金的研究进展

概述了纳米硬质合金的研究进展，重点对纳米WC和WC-Co粉体的制备方法、烧结工艺和性能进行了介绍。指出要成功制备纳米硬质合金，关键在于控制烧结过程中WC晶粒的长大，探索新的快速烧结方法。     

抛光涂层硬质合金刀片加工钛合金的耐用度分析

目的提高涂层硬质合金刀具加工钛合金的切削性能及加工效率。方法采用化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing,CMP)对经过磨削加工的YG8硬质合金车削刀片前刀面进行抛光预处理,并使用CVD与PVD涂层工艺制备涂层。运用单因素试验法,对抛光涂层硬质合金刀片进行切削TC4钛合金的刀片耐用度试验,分析钛合金加工过程中刀具种类及切削参数变化对刀片耐用度的影响规律。采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)分析刀片的磨损机理。结果经过化学机械抛光处理后,硬质合金刀片的平均粗糙度由87 nm降低为19 nm,降低幅度达78.2%。相同切削参数时,抛光CVD硬质合金刀片的耐用度最大程度上比磨削CVD硬质合金刀片提高了75%,抛光PVD硬质合金刀片的耐用度最大程度上比磨削PVD硬质合金刀片提高了8.3%。可见采用化学机械抛光对硬质合金刀片进行加工是提高刀片表面平整度及耐用度的重要途径。结论抛光CVD硬质合金刀片的耐用度优于磨削CVD硬质合金刀片,抛光PVD硬质合金刀片的耐用度优于磨削PVD硬质合金刀片。     

硬质合金刀片刃口钝化方法与实验研究

为了改善硬质合金刀片刃口钝化的质量,克服现有钝化方法的不足,根据磨料水射流作用下材料去除理论,分析磨料水射流对硬质合金刀片刃口钝化的材料的去除机制,提出了运用磨料水射流对硬质合金刀片刃口进行钝化的新方法,通过理论分析和实验验证该方法的可行性。该方法的运用能提高硬质合金刀具的效率、质量和寿命,确保刀片钝化参数的一致性,并取得了较好的效果,对硬质合金刀片刃口钝化具有重要的意义。     

WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-Co涂层硬质合金的组织与性能

用控制烧结工艺制备了均质基体结构与梯度基体结构的WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-Co硬质合金,采用化学气相沉积工艺在合金表面涂上TiCN/Al203/TiN涂层,制备成相应的涂层硬质合金及刀片.运用金相观察、扫描电镜分析、三点抗弯强度测试及切削性能测试,研究了梯度基体结构对涂层WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-Co硬质合金的组织与力学性能影响.结果表明,采用梯度烧结工艺,可以在合金的表层形成梯度韧性区,该韧性区可以提高裂纹扩展阻力.所制备的梯度基体结构合金的抗弯强度明显超过均质基体结构合金,而相应涂层硬质合金刀片在保持耐磨性能的同时能显著提高抗冲击性能.     

化学镀法制备低钴含量WC-Co复合粉体及其放电等离子烧结

对WC粉体进行化学活化预处理,然后采用超声辅助化学镀法制备低钴含量WC-Co(≤1 mass%)复合粉体,采用放电等离子烧结(SPS)技术,制备了少粘结相WC-Co硬质合金材料。研究了化学活化预处理工艺对WC粉体表面化学镀Co的影响以及少量均匀包覆的Co对试样烧结致密化过程、显微组织结构及力学性能的影响。试验结果表明:化学活化预处理后的WC粉体出现了大量的层错、位错等缺陷,在缺陷周围产生点阵畸变和应力场,较大的表面能减小了金属与陶瓷界面接触角,提高了二者之间的润湿性,降低了化学镀过程的形核功,实现化学镀钴过程;与纯WC粉体烧结试样相比,少量Co在WC-Co复合粉体中的均匀分布,大大降低了烧结温度,促进了粉体烧结致密化进程,各项性能得到显著提高,密度达15.56 g/cm3,硬度为2409 HV30,断裂韧性为9.2 MPa.m1/2。     

Ti(C,N)基金属陶瓷刀具的切削性能

利用真空烧结工艺和表面氮化处理工艺制备纳米复合Ti(C,N)基金属陶瓷可转位刀片和功能梯度可转位刀片,并对刀片的切削性能进行分析。结果表明:切削正火态45#钢、淬火态45#钢和奥氏体不锈钢时,与YT15、YG8、TN20相比,制备的刀具皆表现出较优的切削性能和较高的耐磨性,表面经氮化处理后,刀具的表面硬度提高了HRA2.2,大幅度提高了刀具的抗热冲击性能。具有梯度结构的金属陶瓷刀片切削正火钢、铸铁和不锈钢时的切削性能比无梯度结构金属陶瓷刀片的切削性能优良,具有更高的耐磨性。     

HAP／ZrO2纳米复相生物陶瓷的制备

采用化学反应法制备了纳米羟基磷灰石（HAP）粉体，并采用醇．水溶液加热法制备了纳米ZrO2粉体，通过对制备工艺的研究，同时结合TEM等分析测试手段对获得的纳米粉体进行了成分、颗粒尺度分布和微观形态分析。控制HAP和ZrO2的不同配比，分别选择40％和60％含量的HAP，采用热压烧结技术制备了HAP／ZrO2纳米复相生物陶瓷材料。分析了烧结温度、烧结时间及HAP含量等因素对HAP／ZrO2陶瓷材料的影响。确定了烧结工艺参数，即烧结温度1300℃，烧结压力30MPa及烧结时间1h，并对纳米生物陶瓷的微观组织和性能进行了分析测试，并采用模拟体液研究了该材料的体外生物相容性。结果表明：在短时烧结过程中HAP与ZrO2颗粒间没有反应发生，且该生物陶瓷材料具有无毒、无过敏等特点。     

硬质合金刀片切削过程中自润滑功能稀土氧硫化物的原位形成

考察了高活性混合稀土(RE)掺杂的WC-8%Co-0.07%RE(质量分数)硬质合金刀片对铸铁的切削试验.采用扫描电镜、能谱分析以及X射线衍射等分析方法对硬质合金烧结体表面、切削试验后刀片的前刀面、后刀面以及切削刃进行观察与分析.结果表明,在稀土硬质合金刀片切削过程中发生了La、Ce从合金内部至刀片工作表面的非同步迁移现象,在刀具工作表面原位形成了具有自润滑功能的稀土氧硫化物.在实验观察与分析基础上,对La、Ce的定向迁移机制与稀土氧硫化物的形成机制进行了探讨.     

大模数硬质合金滚刀的中温真空钎焊

本文介绍了YG类和YT类硬质合金刀片与不同刀体材料的中温真空钎焊。介绍了控制刀片裂纹和改善钎料润湿性能的方法。通过对硬质合金和刀体材料连接表面进行镀层处理,成功地用银-铜钎料钎接了硬质合金滚刀。随着高强度,高硬度和其它难加工材料制造齿轮的日益增多,以及为了用精滚代替磨齿工艺来加工硬齿面齿轮,一种大负前角的大、中模数的硬质合金滚刀正得到广泛应用。但这种滚刀在刀片和刀体的连接上存在困难,为此研究了硬质合金滚刀的中温真空钎焊工艺。     

硬质合金刀片注射成形模具的设计和应用

在分析硬质合金粉末喂料主要成份、物理特性以及数控刀片结构特点的基础上,针对一款2.0 mm刃宽的切断切槽数控刀片(产品型号:ZTBD02002-MG)设计了一套注射模具。该模具为一模四腔三板模结构,成形组件为具有可换性的镶嵌结构,加工精度按照精密压制模具加工精度要求控制。对注射成形工艺所生产的烧结坯进行检测,刀片在刃口质量和变形量方面控制均优于精密模压成形,产品微观组织分析结果显示表面密实度均匀性也要好于模压成形产品。通过产品的切削性能分析,试验结果显示注射成形工艺适用于硬质合金数控刀片的生产,且产品切削寿命和稳定性优于模压成形工艺。     

硬质合金数控刀片刃口及表面强化处理工艺研究

刃口和表面强化处理是制备涂层硬质合金数控刀片必不可少的工序。本文主要研究毛刷钝化抛光法和湿喷砂法对数控刀片刃口和表面强化处理的工艺效果。分别采用两种方法对同一型号硬质合金数控刀片进行处理,使刀片刃口尺寸结构相同。采用相关检测设备观察刀片刃口和表面形貌,检测处理后的刀片刃口粗糙度、表面粗糙度和表面残余应力,并通过切削实验对比刀片刃口强度和耐用度。结果表明:毛刷钝化抛光法比湿喷砂法处理的硬质合金数控刀片刃口粗糙度小;湿喷砂法比毛刷钝化抛光法处理的硬质合金数控刀片表面粗糙度更小,表面形貌更加均匀,表面残余应力更大;湿喷砂法相比毛刷钝化抛光法处理的硬质合金刀片刃口强度提高47%,刀片耐用度提高28%。     

原位自反应合成AlN粉体

探讨了利用原位自反应技术合成ＡＩＮ粉体的可行性,通过化学成分分析、Ｘ射线衍射及扫描电镜等检测手段对氮化产物进行表征,并对氮化反应热力学及合成条件对氮化反应的影响进行了分析,实验结果表明,ＡＩＮ粉体原位自生法可降低合成温度,简化合成工艺,所合成的ＡＩＮ粉体具有纯度高、氧含量低,以及经粉化处理后粒度较均匀、细小等特点。     

废旧硬质合金中回收利用钨的现状及建议

通过对比现有废旧硬质合金回收利用技术及优缺点,调研国内外企业废旧硬质合金回收利用现状,并结合产品形态及产品类别,提出了相应的回收利用技术建议：针对粉体废钨,采用湿法冶炼（萃取）工艺进行回收处理;针对轧辊和冷镦模具类废合金,采用高温处理法进行回收处理;针对顶锤、地矿球齿、拉丝模具、棒材和无涂层整体刀具、无涂层刀片类废合金,采用锌熔法进行回收处理;针对涂层刀片及涂层整体刀具类废合金,采用退涂+锌熔法或锌熔法+湿法冶炼（萃取）结合方式进行回收处理;此外,针对回收料质量波动和再生合金品质保障问题,建议所有类别废旧硬质合金回收最终应通过湿法冶炼转化为原生料再应用。     

真空/压力烧结对硬质合金脱β层的影响

研究了真空和真空/压力烧结两种工艺对均质、梯度硬质合金的性能及其组织结构的影响,分析了梯度硬质合金脱β层的形成机理。研究表明,采用真空/压力烧结工艺可使硬质合金的抗弯强度得到明显提高;而采用相同烧结工艺时,梯度硬质合金的抗弯强度高于均质合金;梯度合金经真空/压力烧结后,虽然脱β层的厚度减小,但强度仍有增加。     

YW1硬质合金刀片热电势与磨损的关系

本文分析和讨论了硬质合金刀片其热电势与磨损的关系．着重研究了YW1硬质合金热电势对刀片后刀面磨损的影响规律和影响程度．并提出了热电势对刀片寿命的影响，从而证明了采用测量硬质合金刀片的热电势来预测硬质合金刀片寿命的可行性．     

超细WC-Co硬质合金的制备与性能研究

利用高能球磨法制备纳米级WC-Co混合粉末,采用脉冲电流烧结技术进行烧结。用能谱分析仪(EDX)对球磨后的粉末进行成分分析,用X射线衍射(XRD)对比分析球磨前后WC-Co混合粉末的衍射峰变化,用透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)对所制备的粉末及烧结材料进行了组织形貌观察,并测定了烧结试样的硬度。结果表明:随着球磨时间的延长,WC-Co纳米粉末的粒度逐渐变小,当球磨时间超过30h后获得了粒度为100nm以下的WC-Co纳米粉末。脉冲电流烧结后获得超细WC-Co硬质合金,与传统的WC-Co硬质合金相比,超细WC-Co硬质合金具有更高的硬度(HRA92.5～94)和耐磨性。另外通过实验获得了最佳的烧结工艺参数。     

工艺参数对WC-Co硬质合金组织及力学性能的影响

研究了不同的抑制剂添加分量、模压压力、烧结温度等工艺对WC-Co硬质合金的组织结构和力学性能的影响规律和机制。结果表明,通过添加0.4wt%的VC和0.4wt%的Cr_3C_2的晶粒长大抑制剂与WC、Co复合粉末进行配比,采用100 MPa的模压压力制备出WC-Co硬质合金复合粉体压坯。将压坯放入真空烧结炉中,1450℃设定为最高烧结温度,可制得硬度为2459 HV、抗弯强度为3105 MPa、密度为15.5 g/cm~3以及致密度达到97.8%的硬质合金。     

SiCp/Cu包覆粉体及其热沉材料的制备

采用化学镀铜工艺制备了Cu包覆SiCp复合粉体,并对复合粉体的组成和形貌进行了分析.同时,利用制得的复合粉体,结合适当的热压烧结工艺制备了Cu-35SiCp热沉材料,并对热沉材料的微观组织和热物理性能进行了研究.结果表明,SiCp颗粒在热沉材料的基体中均匀分布,界面结合良好.在试验条件下,Cu-35SiCp热沉材料的导热系数为165.7 W/(m·K),30～200 ℃温度区间内的热膨胀系数为15.1×10-6/K.     

火花等离子烧结技术制备的WC/Co纳米硬质合金

研究了火花等离子烧结工艺与YG10、YG12两种纳米硬质合金性能的关系.然后采用火花等离子烧结技术制备了硬质合金功能梯度材料,该材料由纳米WC/10%Co、纳米WC/12%Co、微米WC/15%Co混合粉以及不锈钢圆片烧结而成.显微硬度压痕显示该材料各层间的应力较小.