WC-10Co硬质合金热压工艺与晶粒抑制剂的研究

采用粒度为0 81μm的超细WC粉和粒度为1 35μm的Co粉,通过添加Cr3C2和VC作为晶粒长大抑制剂,采用热压(HP)烧结工艺制备了平均晶粒度小于0 8μm的WC-10Co硬质合金,检测了合金的显微硬度和显微组织。研究结果表明:随着烧结温度和保温时间的增加,WC-10Co硬质合金试样的显微硬度明显升高;添加晶粒长大抑制剂有效地抑制了晶粒的长大,明显提高了WC-10Co硬质合金的显微硬度;其中采用0 8Cr3C2+0 4VC晶粒长大抑制剂的样品显微硬度最高,达到22560MPa(2256kgf/mm2)。根据本实验研究结果,晶粒长大抑制剂对WC-10Co硬质合金作用效果的顺序为:(Cr3C2+VC)>Cr3C2>VC。     

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。     

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。     

Co含量对硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了不同Co含量的硬质合金材料.在常温下测量了材料的力学性能,并通过XRD、SEM等方法对材料的相结构、组织形貌等进行了分析.结果表明,随着co含量的增加,显微组织中粘结相Co的平均自由程λy,增加,WC晶粒邻接度C降低,材料的抗弯强度上升而硬度下降.     

Cr3C2/CrN复合添加剂对非均匀结构硬质合金性能的影响

本文以粗、中、纳米颗粒WC为原料,采用粉末冶金方法制备了不同Cr₃C₂/CrN复合添加剂含量的WC-10%Co非均匀结构硬质合金,并研究了Cr₃C₂/CrN复合添加剂对硬质合金微观组织结构和性能的影响。结果表明：随着Cr₃C₂/CrN复合添加剂含量增加,WC晶粒被抑制效果越显著,合金硬度呈递增趋势,抗弯强度则先增加后减小。当Cr₃C₂/CrN复合添加剂含量为1%时,合金综合性能最佳,维氏硬度达到1270HV3,抗弯强度达到2880MPa。复合添加剂增强作用机理主要是因为复合添加剂溶解在液相Co中,降低了WC在Co相中的溶解度,减缓WC溶解-析出过程,抑制了WC晶粒聚晶和异常长大现象,并起到固溶强化和弥散强化的作用,有效提升了合金综合性能。     

超细晶WC-10Co硬质合金制备的主要影响因素

利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及力学性能测试分析,研究了不同粒度的WC和Co原始粉末经不同时间球磨后的微观形貌;并对球磨后的复合粉末添加不同配比的晶粒抑制剂,进行真空热压烧结制备了超细晶硬质合金,考察了不同配比的晶粒抑制剂对超细晶硬质合金组织和力学性能的影响。结果表明,使用原始细颗粒粉末,经较短时间的球磨处理就可以达到较好的细化效果;复合添加VC＋Cr3C2或VC＋TaC晶粒抑制剂对硬质合金晶粒的细化效果明显好于单一添加VC的细化效果;添加Cr3C2后WC晶粒呈近圆形,且硬质合金抗弯强度有明显提高;添加TaC后的WC晶粒呈三角形或四边形,促进了硬质合金的硬度提高。     

（W，Ti，Ta）C复式碳化物对WC-（6％-8％）Co超细硬质合金性能的影响

以WC-6％Co和WC-8％120为研究体系,在1390℃压力烧结下制备不同配比复式碳化物的超细硬质合金。分别采用洛氏硬度检测、抗弯强度检测、钴磁检测、矫顽磁力检测等方法,通过扫描电镜和电子衍射分析,研究了不同量的（W,Ti,Ta）C复式碳化物对超细硬质合金性能的影响。结果表明：WC-6％Co-2％（W,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为45．39kA·m^-1,硬度为94．0HRA,抗弯强度为2280MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C超细硬质合金的矫顽磁力为37．4kA·m^-1,硬度为93．4HRA,抗弯强度为2670MPa;WC-8％Co-2％（w,Ti,Ta）C-0．5％（Cr3C2/VC）的矫顽磁力为38．2kA·m^-1,硬度为93．6HRA,抗弯强度为2780MPa;它们具有较高的综合性能。     

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。     

晶粒长大抑制剂对WC-8％Co超细硬质合金性能的影响

系统研究了晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2于单独添加或复合添加时,对WC-8%Co超细硬质合金金相组织和力学性能的影响.研究表明,WC-8%Co超细硬质合金的硬度随着晶粒长大抑制剂加入量的增加而升高,而抗弯强度和断裂韧性的最大值则存在对应的抑制剂成分点.复合添加抑制剂VC和Cr3C2后,所得成分为WC-8%Co-0.2%VC-0.6%Cr3C2合金的综合性能较好,硬度HRA为92.9,抗弯强度可达4 370 Mpa,断裂韧性KIC为9.1 MN·m-3/2.     

添加不同抑制剂对细晶WC-6Co硬质合金组织和性能的影响

本文系统研究了添加不同配比的VC、Cr3C2、(Ta、Nb)C、TiC晶粒长大抑制剂对细晶WC-6Co硬质合金显微组织和性能的影响.研究结果表明,添加0.2％VC或0.2％VC与Cr3C2、(Ta、Nb)C、TiC抑制剂结合均可不同程度地细化合金晶粒,但由于这些抑制剂对Co相润湿性、流动性影响不同,导致合金的孔隙度也有所不同.在本试验条件下,在WC-6Co中加入0.2％VC对细化合金晶粒和降低孔隙度的效果最佳,使晶粒细化到0.5μm左右,因而其合金综合性能最好,洛氏硬度达93.1、抗弯强度1605 MPa、冲击韧性2.45 J/cm2、断裂韧性13.71 MPa ·m1/2.     

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.      

粉末冶金法制备WC-Ni3Al复合材料的组织与性能

在WC粉末中直接添加Ni、Al元素粉末,通过在液相烧结过程中反应合成Ni3Al来制备WC-Ni3Al复合材料,对该材料进行组织结构观察及力学性能测定,分析铝含量对合金致密化和镍铝相形成种类的影响,并对材料的抗氧化性能进行测试。结果表明,制备的WC-Ni3Al复合材料具有圆钝的WC晶粒形貌,粘结相中除Ni3Al相外还有少量的NiAl和Ni相;铝含量对WC-Ni3Al材料致密度的影响主要与高熔点的NiAl的形成量有关。与普通WC-15Ni硬质合金的抗弯强度(1 900 MPa)和硬度(82.6 HRA)相比,WC-15Ni3Al复合材料具有低的室温抗弯强度和高的硬度,分别为1 170 MPa和86.5 HRA。随Ni3Al含量(质量分数)从15%增加到30%,WC-30Ni3Al复合材料的室温抗弯强度增加,而硬度降低,分别为1 660 MPa和81.7 HRA,其高温抗氧化性能比WC-30(Co-Ni-Cr)硬质合金提高1个数量级。     

热压烧结法制备石墨/铜铬自润滑复合材料的组织性能

将机械合金化所制得的铜铬合金粉末,采用热压烧结法制备成石墨/铜铬复合材料,并着重分析了其组织性能。结果表明,随着铬含量的增加,复合材料的相对密度和电导率逐渐降低,硬度逐渐升高,抗弯强度先升后降且于铬含量为1%时达到最大。其中含1%Cr和2%C复合材料的相对密度为99.82%,电导率为85.57%IACS,硬度为HBS 69.34,抗弯强度为330MPa。与常规冷压烧结法相比,热压烧结法所制备复合材料的晶粒更加细小,增强相分布更加均匀,故其综合性能更加优异。     

TiN添加量对WC-TiC-TaNbC-10Co硬质合金组织结构及性能的影响

采用一步烧结法, 通过改变原材料中TiN的添加量研究其对硬质合金组织结构及性能的影响。采用扫描电子显微镜、X射线能谱分析仪、X射线衍射分析仪、粗糙度测量仪、划痕测试仪等, 探究TiN添加量对WC-TiC-TaNbC-10Co硬质合金物理力学性能、微观组织结构、物相组成、表面形貌以及与涂层的结合力等性能的影响。结果表明: TiN添加量在0~1.6%范围内, 随着TiN添加量的增加, 合金的相对磁饱和强度和密度减小, 矫顽磁力增大、硬度和抗弯强度增大, 合金的脱β层厚度增加, 表面粗糙度先减小后增加, 与CVD涂层的结合力先增加后减小; 当TiN添加量为0.8%时, 合金与CVD涂层的结合力最好。      

含Cr_3C_2超细晶WC-Co硬质合金烧结过程中微观组织结构的演变

研究采用传统硬质合金生产工艺制备了超细晶WC-1Cr3C2-12Co硬质合金,用场发射扫描电镜观察了1130～1360℃真空烧结合金的微观组织结构,定量分析了合金中的残余孔隙、WC硬质相的形貌、晶粒尺寸及其分布随烧结温度的变化规律,对添加的Cr3C2晶粒长大抑制剂和稀土的存在形态及其对Co黏结相分布的影响进行了分析评价。     

Co+Ni,TiC+TaC对WC-Co基硬质合金硬度的影响

同时具有高硬度与高韧性特性的硬质合金成为近年来该领域的研究热点。对3种类型截齿制备的7个试件,采用X射线能谱仪和洛氏硬度计分别对其元素含量分布及硬度进行了检测分析。结果表明:所有的试样都是WC-Co基硬质合金;(Co+Ni)可以提高硬质合金的韧性,同时也会降低其硬度;添加剂TaC、TiC可以提高硬质合金的硬度,TaC、TiC对合金硬度的增强作用明显超过Co、Ni的削弱作用。     

以紫钨为原料制备超细WC-Co硬质合金

超细硬质合金具有高硬度、高耐磨性等优异性能,保证超细硬质合金的晶粒度小而且均匀的一个关键因素就是以粒度细小、分布均匀的超细WC粉末为原料。超细WC粉末的制备过程中,常用的氧化物原料为蓝钨,以紫钨为原料的制备工艺报道较少。采用相同的工艺,分别以蓝钨和紫钨为原料制备出超细WC粉末,并采用相同工艺制备出超细硬质合金,对两种产品性能进行对比,发现以紫钨为原料制备出的超细硬质合金晶粒度小,强度和硬度高,具有较好综合性能。     

高性能硬质合金长条薄片状制品的研制

硬质合金长条薄片状制品烧结时往往出现弯曲现象,限制了它的应用。本文通过实验,研制了硬质合金长条薄片状坯条垂直插入填料中的装炉烧结方法,解决了这一难题。同时研究了填料的碳含量对硬质合金长条薄片状制品性能的影响,当碳含量为15%(质量分数)时,合金的抗弯强度和硬度达到双高。