烧结温度对短切碳纤维增强WC-TaC-C_(sf)刀具材料组织及性能的影响

以Ni为粘结相,TaC为抑制剂,短切碳纤维(C_(sf))为增强相,采用真空热压烧结技术,分别在1450、1500、1550、1600℃的烧结温度下,制备了短切碳纤维增韧补强WC-TaC-C_(sf)刀具材料,研究了烧结温度对其微观组织及力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的升高,刀具材料晶粒的均匀性先逐渐变好后变坏,烧结温度为1550℃时,刀具材料可获得良好的微观组织。同时,随着烧结温度的升高,材料的硬度、抗弯强度和断裂韧度均先逐渐增大后减小;当烧结温度为1550℃时,获得最佳的力学性能,此时的硬度、抗弯强度和断裂韧度分别为(13.57±0.22)GPa、(1351.15±23)MPa、(15.31±0.16)MPa·m~(1/2)。     

TiB_2对γ-TiAl基合金粉末放电等离子烧结行为的影响

采用机械球磨方法制备了含TiB_2的γ-TiAl基合金粉末,并利用放电等离子烧结(SPS)技术制备了其合金粉末烧结体。结合X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析方法对球磨合金粉末的形貌、相组成及其SPS烧结体的显微组织结构进行观察,分析其致密化及微观组织演化过程,并利用万用拉伸试验机对烧结体的室温力学性能进行测试。结果表明:球磨处理后γ-TiAl基合金粉末呈现近球状和不规则形状粉末;粉末的相组成以α_2相为主,同时含有一定量的γ相和少量的B_2相。提高烧结温度可促进γ-TiAl基合金粉末SPS烧结致密化过程,适量的TiB_2的添加也能够有效降低合金粉末SPS快速致密化的起始温度。当TiB_2添加量为0.2%(质量分数)时,合金粉末在1100℃、40 MPa、10 min条件下烧结,其显微组织呈现出由γ晶、α_2晶和α_2/γ片层结构组成的混合组织结构,各相分布均匀且晶粒细小,其所对应的室温抗拉强度也最高。     

微波烧结温度对TiB_2钢结硬质合金组织及性能的影响

利用热力学分析Fe-Ti-B体系反应生成TiB_2的可能性,运用DSC曲线确定原位反应温度,并采用微波烧结技术原位合成TiB_2钢结硬质合金。通过光学显微镜、扫描电镜、能谱分析仪分析微波烧结温度对原位合成TiB_2钢结硬质合金组织的影响,采用显微硬度计和万能试验机对TiB_2钢结硬质合金的显微硬度及抗弯强度进行检测分析。结果表明:Fe-Ti-B体系在637.8℃即可发生原位反应,体系中反应生成物相主要为TiB_2和Fe_2B相。随着烧结温度的升高,硬质合金的密度、显微硬度和抗弯强度均先升高后降低,在1100℃时达到最大值,即相对密度、显微硬度和抗弯强度分别为97.5%、418 HV0.1和647 MPa。     

TiB_2化学镀铜对微波烧结TiB_2/Cu复合材料性能的影响

应用TiB_2预氧化的化学镀铜方法对TiB_2表面进行镀铜,通过微波烧结制备了TiB_2镀铜前后的TiB_2/Cu试样。应用扫描电镜(SEM)观察了TiB_2镀铜形貌,并考察了镀铜TiB_2及其含量对微波烧结TiB_2/Cu材料致密度、电导率和热膨胀性能的影响。结果表明,通过TiB_2预氧化实现了TiB_2表面镀铜,且镀铜效果较好;在TiB_2相同含量条件下,镀铜后试样的电导率明显提高,并随着TiB_2含量的增加提高幅度增大,但致密度稍有下降。同时,镀铜后TiB_2/Cu试样的热膨胀系数明显降低。热膨胀理论模型计算结果表明,TiB_2未镀铜时试样的膨胀系数与ROM模型计算值相符合,而镀铜的膨胀系数与Kerner模型计算值相吻合,这说明镀铜后能很好地改善TiB_2颗粒与基体的界面结合情况。     

纳米TiB_2对TiAl合金微观组织及室温压缩性能的影响

采用纳米TiB_2作为增强相,研究了其对TiAl合金室温力学性能和微观组织的影响。采用行星球磨机混粉,SPS烧结制备了Ti-46Al-xTiB_2(x=0、0.5、1.0、1.5,体积分数),并测试了其室温压缩性能。结果表明,当纳米TiB_2含量为0.5%时,TiAl复合材料的力学性能显著提高,与Ti-46Al合金相比提高了71.2%和37.5%,这是因为纳米TiB_2对TiAl产生晶粒细化的作用。但随着纳米TiB_2的增加,其团聚也越发严重,并且纳米TiB_2主要集中在晶界处,可能对基体产生割裂作用,这会降低材料的力学性能。     

热压烧结无粘结相Mo2NiB2金属陶瓷的制备及性能

以Mo、Ni和B粉末为原料,采用真空热压烧结工艺制备了无粘结相的Mo2NiB2金属陶瓷,研究了两种烧结温度(1100和1150℃)对其微观组织、力学性能及摩擦磨损性能的影响.结果 表明:两种烧结温度所制备的试样的组织都含有Mo2NiB2硬质相及少量MoNi相,烧结过程中由于Ni液相含量不足导致组织中产生许多小孔洞.1150℃烧结的试样的弯曲强度与断裂韧性相较于1100℃要高,分别达到578.9 MPa和6.6 MPa· m1/2.烧结温度的升高致使陶瓷材料的硬度从2172.9 HV降低至1619.2 HV,相应摩擦因数增加,体积磨损量逐渐增大,耐磨性能下降.无粘结相Mo2NiB2金属陶瓷材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损.     

真空烧结反应合成WC铁基耐磨材料的组织与性能

以钨铁和炭黑为原料采用真空烧结反应合成制备了WC铁基耐磨材料,通过XRD、OM、SEM、EDS、硬度计与湿沙橡胶轮式磨损试验机等研究其组织与性能。结果表明:在1250~1450℃的温度区间内进行烧结,均可原位合成WC,同时生成少量Fe_3W_3C相;原位合成的WC颗粒细小,且弥散分布于基体,而Fe_3W_3C相随温度的升高而长大;当烧结温度为1350℃时,材料的力学性能最佳,宏观硬度高达56 HRC,磨损质量损失最小,其相对耐磨性为Q235钢的27倍。     

烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷组织及力学性能的影响

采用真空烧结制备了Ti(C,N)-Mo-Ni金属陶瓷,利用扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和维氏硬度计研究了烧结温度对Ti(C,N)基金属陶瓷显微组织及力学性能的影响。结果表明:随着烧结温度的提高,粘结相逐渐从块状向网状转变,当烧结温度达到1450℃时,网状粘结相基本形成。1450℃是敏感烧结温度,在此温度,硬质相颗粒开始发生异常长大,且存在尖角硬质相颗粒,尖角的硬质相颗粒易发生穿晶断裂,降低材料的断裂韧性。当烧结温度高于1450℃,硬质相颗粒尺寸逐渐趋于均匀,硬质相颗粒尖角钝化。在1510℃烧结的样品具有较好的显微组织和力学性能,维氏硬度达到1700 HV30,断裂韧性KIC达到8.56 MPa·m~(1/2)。     

负热膨胀ZrW_2O_8相变分解和固相合成反应的研究

对单相Zr W_2O _8的相变分解进行了研究,分别将单相Zr W_2O _8在不同温度点烧结并淬冷,由物相分析判断Zr W_2O _8是否发生分解,并结合固态相变、晶体学理论探讨Zr W_2O _8的相变分解机制;在此基础上,采用固相合成反应研究冷却方式和烧结温度对Zr W_2O _8合成率的影响。结果表明,Zr W_2O _8的失稳分解温度区间为780~1108℃,Zr W_2O _8在770℃以下以亚稳态形式稳定的存在;Zr W_2O _8的固相合成反应在1108℃以上占据主导,当烧结温度约为1200℃、冷却方式采用水冷时Zr W_2O _8的固相合成率最高。     

烧结温度对铁镍代钴硬质合金组织和性能的影响

采用传统粉末冶金工艺制备了WC+TiC+Ni+Fe硬质合金,研究了不同烧结温度对铁镍代钴硬质合金显微组织和性能的影响。结果表明:烧结温度为1 400～1 480℃时,合金组织正常,无石墨相和η相产生。试样的密度随烧结温度的上升而逐渐增加。在研究的烧结温度范围内,WC+TiC+Ni+Fe合金的硬度和抗弯强度值都是先升高,再缓慢降低。试验最佳烧结温度为1 440℃,材料的综合力学性能最好,硬度和抗弯强度值达到"双高",其值分别为91.6 HRA和1 720 MPa。并且此时合金的切削性能与传统的WC+TiC+Co合金相当。     

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。     

不同烧结温度下超细合金烧结体的密度、钴磁和晶粒度

本文研究了钴质量分数为10.5%的超细硬质合金在不同的烧结温度下的致密度、钴磁、晶粒长大等方面的变化趋势。研究结果表明:含量为10.5%的超细硬质合金,当烧结温度达到1 350℃时合金已基本致密化;在经典的WC-Co伪二元状态图表明的固相烧结阶段,随着温度升高,钴磁降低,晶粒长大以并合方式为主,可能存在少许的溶解-析出现象;在液相烧结阶段,钴磁达到稳定值后基本不变,晶粒长大以溶解-析出为主。     

烧结工艺对超细WC-6%Co-0.6%(VC/Cr_3C_2/TaC)硬质合金性能的影响

硬质合金的性能随烧结工艺的不同而会发生变化,本文在1 380℃,经真空烧结和压力烧结(4 MPa)制备超细WC-6%Co-0.6%(VC/Cr3C2/TaC)(质量分数)硬质合金,分别采用SEM分析、XRD检测、钴磁检测、矫顽磁力检测、洛氏硬度检测、抗弯强度检测等方法,对比研究了真空烧结和压力烧结对合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:与真空烧结相比,压力烧结提高了合金的相对密度,降低了孔隙度,从而提高了合金的综合性能。本次实验中,压力烧结条件下制备的合金相对密度为99.4%,孔隙度为A02B00,硬度为93.8 HRA,TRS为1 830 MPa。     

放电等离子烧结温度对纳米硬质合金性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)这种新的烧结技术制取92WC-8Co纳米硬质合金。主要就放电等离子烧结92WC-8Co硬质合金的烧结温度进行研究探索,对不同的烧结温度进行对比实验,以找出最佳的硬质合金SPS烧结温度。最终发现:1150℃为放电等离子烧结纳米92WC-8Co硬质合金的最佳烧结温度,在该温度下,硬质合金制品可达到14.88g/cm3的致密度,硬度可达到94.2HRA。     

添加VC与Cr_3C_2对超细晶硬质合金烧结过程的影响

系统研究晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2对WC-8%Co超细晶硬质合金烧结过程中收缩率、相变温度和晶粒长大的影响。研究表明,WC-8%Co超细晶硬质合金的烧结收缩和致密化过程主要发生在固相烧结阶段,在液相出现前,合金的致密化程度已达到95%。晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2的加入,显著降低了超细晶硬质合金烧结过程中液相出现的温度,且不同程度地阻碍了WC-8%Co超细晶硬质合金烧结过程中致密化的进程和速度。与未加入晶粒长大抑制剂的合金相比,其致密化的进程大约延迟80℃。     

烧结温度对WC-Co-Ti3SiC2硬质合金微观组织与力学性能的影响

以掺杂3.0%Ti₃SiC₂(质量分数)的WC-Co-Ti₃SiC₂硬质合金为对象,研究了烧结温度(1350～1470℃)对WC-Co-Ti₃SiC₂硬质合金中的Ti₃SiC₂分解产物和比例、微观组织及力学性能的影响规律与机制。结果表明：烧结温度的升高促进了WC-Co-Ti₃Si C₂硬质合金中Ti₃Si C₂的分解以及(W,Ti)C和WSi₂相的生成,同时导致WC晶粒尺寸逐渐增大。硬质合金的硬度随烧结温度的升高呈现出先增大后降低的趋势,而断裂韧性则逐渐下降。当烧结温度为1410℃时,WC-Co-Ti₃Si C₂硬质合金的致密性最佳(孔隙率仅为0.47%),其力学性能也较为优异,硬度与断裂韧性分别为20 348.328 MPa和10.15 MPa·m^1...     

添加微量Y_2O_3对WC-8%Ni合金微观组织与性能的影响

采用冷等静压与真空烧结工艺制备硬质合金试样,利用排水法、SEM、EDS、三点弯曲法等研究了添加微量Y2O3对WC-8%Ni合金微观组织与性能的影响。结果表明,添加微量Y2O3可以降低WC-8%Ni合金的烧结温度及孔隙度,WC-8%Ni合金的真空烧结温度在1510℃左右,而WC-8%Ni-Y2O3的真空烧结温度为1480℃左右;添加的Y2O3弥散分布于粘结相,起到弥散强化的作用,提高了合金的抗弯强度。     

烧结工艺对脱β层厚度及性能的影响

改变硬质合金烧结工艺控制的几个关键因素,通过测量合金的理化性能,利用扫描电镜分析合金的内部结构,研究了烧结气氛(真空,N_2)、烧结温度、烧结压力对硬质合金梯度结构和机械性能的影响。结果表明,对于含氮硬质合金的梯度烧结,适时引入一定量的氮气可抑制合金中含氮物质的早期分解,可用氮压来控制梯度增长速率,烧结气氛中氮气压力适宜控制在100～200 mbar;随着烧结温度的提高,合金的致密度和脱β层梯度厚度增加明显,合金抗弯强度增加;随着烧结压力的增大,合金脱β层梯度厚度变薄。     

Effects of nano-alumina on mechanical properties and wear resistance of WC-8Co cemented carbide by spark plasma sintering

The effects of adding different nano-alumina on the structure, mechanical properties and wear resistance of WC-8Co cemented carbide during spark plasma sintering (SPS sintering) were investigated. The results show that the nano-alumina is dissolved in the Co phase, which results in a larger proportion of FCC-Co in the γ phase on the surface of the WC-Co cemented carbide. Under the scanning electron microscope, it is observed that the grains of cemented carbide are refined, and when the addition amount is 0.5 wt%, the effect of WC grain refinement is the most significan. The hardness, flexural strength and fracture toughness showed a trend of increasing first and then decreasingwith nano-alumina added. The peak value is reached when the nano-alumina content is 0.5 wt%, Which means that the alloy has the best combination of mechanical properties, that is, hardness reaches 1716 HV₃₀, bending strength reaches 2728 MPa, and fracture toughness is 12.95 MPa·m^1/2. Adding nano-alumina is beneficial to improve the wear resistance of cemented carbide. As a matter of course, when the content of nano-alumina is 0.5 wt%, the friction coefficient is the lowest, the wear rate is the smallest, and the wear resistance is the best.