晶粒长大抑制剂对WC-9%Co超细晶硬质合金组织及性能的影响

本文采用常规粉末冶金方法,通过单独或复合添加Cr_3C_2、VC、TiC等晶粒长大抑制剂的方法,制备了WC-9%Co超细晶硬质合金,试验对比了其显微组织和力学性能。结果显示:抑制剂的加入均可显著细化合金组织,提高硬度,但合金的断裂韧性(K_(IC))有所降低,抗弯强度(TRS)与所添加的抑制剂种类有关。其中VC抑制晶粒长大的效果最显著,其次是Cr_3C_2,再次是TiC。在本实验条件下,复合添加Cr_3C_2+VC的合金硬度最高,强韧性最差;复合添加Cr_3C_2+TiC的合金具有最好的综合力学性能。     

复合添加晶粒长大抑制剂对WC-12Co超细晶硬质合金涂层性能的影响

利用真空原位还原碳化反应合成超细WC-12Co复合粉末,通过复合添加不同含量的晶粒长大抑制剂VC和Cr_3C_2,经团聚造粒获得喷涂用复合粉末喂料,采用超音速火焰(HVOF)喷涂系统制备WC-12Co涂层。利用X射线衍射和扫描电镜对涂层的物相、显微组织结构等进行了系统表征,并对涂层耐磨性进行了测试分析。结果表明:WC-12Co涂层中WC晶粒的平均尺寸,随着晶粒长大抑制剂的增加而减小,且抑制剂的添加使涂层的摩擦系数降低;当复合添加抑制剂总含量(质量分数)为1.0%时,WC-12Co涂层的显微硬度(HV_(0.3))达到最大值13 670 MPa,且涂层的磨损速率最低;随抑制剂含量进一步增加,WC-12Co涂层的显微硬度逐渐降低,磨损速率增加,涂层的耐磨性降低。     

硬质合金中的晶粒长大抑制剂

综述了过渡族元素碳化物的种类、含量、加入方法对硬质合金晶粒长大抑制效果的影响,指出了它们的不足之处,介绍了其他一些具有细化晶粒作用的抑制添加剂,报道了最近的研究结果。     

WC-Co超细晶硬质合金晶粒长大抑制剂及其机理的研究

本文综述了近几年超细硬质合金中晶粒生长抑制剂及其机理的研究概况。分析了抑制剂的添加方式、添加数量和细化效果,介绍了一些新型抑制剂的研究成果,最后评述了当前的研究现状。     

超细硬质合金中晶粒生长抑制剂的作用

关于晶粒生长抑制剂对硬质合金性能的影响 ,国内外许多学者作了较为广泛的研究 ,但对其作用机理 ,至今仍不明晰。本文详细介绍了几种常用的晶粒生长抑制剂 ,归纳了抑制剂的几种作用机理及其对合金性能影响。     

稀土Y_2O_3对WC-6%Co超细硬质合金组织及性能的影响

本文研究了在复合抑制剂(Cr3C2/VC/TaC)组成及含量不变的基础上,添加不同量Y2O3对WC-6%Co超细硬质合金的组织结构、磁性能及力学性能的影响。通过XRD以及性能测试,研究发现:在WC-6%Co超细硬质合金中添加Y2O3,能起到细化晶粒的效果,当添加0.2%Y2O3时,合金的晶粒最细,致密度最好,WC晶粒分布均匀;Y2O3会影响WC-6%Co超细硬质合金的磁性能,随着Y2O3含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低,Y2O3能有效的改善合金的机械性能,特别是其抗弯强度。结果表明,当抑制剂配方为0.8%(Cr3C2/VC/TaC)+0.2%Y2O3时,制备的WC-6%Co超细硬质合金的机械性能具有最佳值,硬度达到94.1 HRA,抗弯强度1 770 MPa。     

抑制剂对WC-15wt%Co硬质合金性能的影响

研究了抑制剂的不同种类和添加量对WC-15wt%Co硬质合金性能的影响。添加抑制剂可以抑制烧结过程中的晶粒长大及非均匀长大,提高合金的各项性能。在原始WC粉末粒度较粗的合金中添加一定量的VC/Cr3C2,也可以制取WC晶粒度达到亚微米级的合金。     

VC对WC-6.5%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了添加0～2.0%(质量分数)晶粒长大抑制剂VC对硬质合金组织和性能的影响。结果表明,VC的加入使合金的硬度提高,强度下降,WC晶粒尺寸从未添加VC的0.5～1μm减小到添加2.0%VC时的0.15μm左右。在WC与粘结相Co的晶界析出的脆性相(W,V)Cx起到了细化了WC晶粒的作用,但是由于其本身的脆性,使合金的强度下降。VC添加量为0.5%时,合金的硬度为93.0HRA,断裂韧性为11.2MPa.m1/2,其综合性能最高。     

超细硬质合金中晶粒非均匀长大机理

采用市售的粒度为0.8μm的WC粉末和粒度为1.6μm的Co粉制备了WC-10%Co超细硬质合金,通过金相显微镜﹑扫描电子显微镜观察了不同烧结温度下制备的试样WC晶粒形貌,对超细晶粒硬质合金非均匀长大现象及机理进行了研究。结果表明:粉末湿磨后的粗大颗粒在烧结过程中起晶核作用,是引起晶粒非均匀长大的关键因素。固相烧结时,烧结体中细小颗粒受到张力的作用发生旋转,当其取向与邻近的大颗粒取向一致时,形成共格界面,以粗大晶粒为核心以并合的方式非均匀长大;液相烧结时,细小晶粒溶解并优先地在大晶粒的某些低能量晶面如(0001)和(1010)面析出,引起晶粒异常长大。本研究中,当烧结温度达到1 410℃时,WC晶粒可异常长大为接近20μm的粗大晶粒。     

晶粒长大抑制剂在硬质合金中的应用概况

硬质合金在烧结过程中晶粒容易长大,近年来国内外对硬质合金中添加剂进行了许多研究。本文综述硬质合金晶粒长大抑制剂的抑制机理、加入方式、影响晶粒长大抑制剂抑制效果的因素。介绍了过渡族碳化物、稀土、B和P、Cu和Mo等抑制剂及其它们对合金性能影响,以及晶粒长大抑制剂复合添加、新的制备方式与新的抑制剂的开发。     

HIP后续烧结对超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备超细WC-Co硬质合金。研究了1 390℃真空通Ar常规烧结后再热等静压烧结(HIP),烧结温度1 320℃,80 MPa下保温60 min对WC-Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明:1 390℃真空通Ar烧结,可获得组织细小、综合性能好的YG8、YG10超细硬质合金。其中YG8超细硬质合金硬度达93.8 HRA,抗弯强度达2 290 MPa,YG10超细硬质合金硬度达93.3 HRA,抗弯强度达2 250 MPa。真空通Ar常规烧结再HIP能提高合金的致密度,但会使WC晶粒长大,硬度、抗弯强度、矫顽磁力等性能均下降。     

VC/Cr_3C_2添加剂对超细硬质合金组织及性能的影响(英文)

研究了VC/Cr3C2添加剂对WC-12Co超细硬质合金的显微组织、硬度和抗弯强度(TRS)的影响.结果表明,舍一定比例VC/Cr3C2添加剂的合金具有更均匀的微观组织和优异的力学性能.当添加剂含量(质量分数)为0.5%VC/0.2%Cr3C2时,1430℃烧结制备的WC-12Co超细硬质合金的抗弯强度达3786 MPa,硬度达91.7 HRA.VC添加剂对WC晶粒的连续长大和非连续长大的抑制作用比Cr3C2添加剂更有效.此外,当烧结温度较高时,VC/Cr3C2添加剂对WC晶粒长大的抑制效果更显著.VC和Cr3C2添加剂抑制WC晶粒长大的作用机理为:VC和Cr3C2添加剂降低了WC相在粘结相中的过饱和度,从而降低烧结温度下粘结相中WC相溶解-析出过程的驱动力,起到阻碍WC晶粒长大的作用.     

超细硬质合金WC-8Co-0.8(Cr_3C_2/TaC)的组织与性能

以超细WC-8Co硬质合金为研究对象,混合添加晶粒长大抑制剂Cr3C2/TaC。结果表明,合金在添加0.8wt%Cr3C2/TaC时的TRS达到3675MPa,而在添加0.5wt%和1.0wt%Cr3C2/TaC时的TRS降到2120MPa;Cr3C2/TaC在很大程度上影响了合金烧结时的致密化,WC-8Co-0.8wt%(Cr3C2/TaC)压坯在1400℃下完全致密化需要的烧结时间为60分钟;而同类普通WC-8Co-0.8wt%(Cr3C2/TaC)的压坯,由于没有超细粉末的高表面能,烧结60分钟后密度只能达到理论密度的98.8%;TaC和Cr3C2对W在γ相中的固溶度具有相反的作用。     

超细硬质合金WC-10Co-0.8(VC/Cr_3C_2)的烧结特征

超细硬质合金粉末粒度细小,具有高的比表面积和缺陷密度,因而具有较高的烧结活性,呈现出与普通硬质合金不同的烧结特征。因此,针对超细硬质合金特点制定合适的烧结工艺在生产超细硬质合金中是至关重要的。真空烧结超细硬质合金WC-10Co-0.8(VC/Cr3C2)的结果表明:1320℃烧结温度下的超细硬质合金,较1350℃和1380℃的密度和硬度低,WC晶粒细而孔隙度高。1350℃比1380℃具有更高的横向断裂强度(TRS)。WC-10Co-0.8(VC/Cr3C2)超细硬质合金的适宜烧结温度为1350℃。差热分析(DTA)对烧结过程中的热效应分析表明:出现液相温度为950℃,1300℃结束。同时氧化杂质被还原导致质量的损失和气体的产生。晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2的加入,提高了氧化物杂质还原温度。     

Cr_3C_2对WC-6.5％Co硬质合金组织和性能的影响

通过向WC-6.5%Co硬质合金中添加0%～2.0%的晶粒长大抑制剂Cr_3C_2,研究了其对硬质合金组织和力学性能的影响。研究结果表明,Cr_3C_2的添加细化了WC晶粒,但不能完全抑制WC晶粒的异常长大。Cr_3C_2使合金的硬度提高,但是却降低了合金的致密度和抗弯强度。Cr_3C_2添加量为0.5%时,合金的综合性能最好。