复合碳化物硬质合金

本文研究了含有6wt％与10wt％钴和添加了碳化钽(TaC)和碳化钒(VC)的钨钴硬质合金(WC—Co)的结构和机械性能。TaC含量恒定为5wt％，而VC含量范围为0．4wt％—10wt％。当VC的含量未超过其在固态钴粘结剂的溶解极限时，硬质合金基体碳化物相呈现超细晶粒结构。碳化物晶粒度为0．2μm～0．5μm。含6wt％和10wt％Co超细硬质合金的典型性能值为：矫顽磁力值Hc分别为4170e、3830e；维氏硬度值HV5分别为1744kg／mm^2、1605kg／mm^2。     

两相WC-Ni硬质合金的成分和结构

探讨了两相WC-Ni硬质合金的成分与合金密度和比磁饱和间及WC晶粒邻接度与其他显微结构参数间的定量关系。结果表明,单用磁饱和测定值难以确定合金成分,用密度测定值能精确计算确定牌号的两相WC-Ni合金的成分;用WC晶粒邻接度(或γ相平均自由程)、γ相体积分数和WC相平均晶粒尺寸中任意两个参数都能精确表征两相WC-Ni合金的结构特征,由此可定量评价WC晶粒邻接度对力学性能的影响程度;合金的维氏硬度既可用关于WC相和γ相原位硬度的混合物规则也可用与WC晶粒邻接度的正向对应关系或与γ相平均自由程的反向Hall-Petch型关系式精确表征。     

WC-Co硬质合金的显微结构参数

通过X射线衍射分析 (XRD) ,扫描电镜 (SEM)体视学测量和磁性与密度测试 ,并依据碳化钨(WC)基合金维氏硬度HV与γ相平均自由程λ间的Hall Petch型关系式和HV的“混合物规则”进行验证 ,探讨了两相WC Co硬质合金显微结构参数间的定量关系。结果表明 ,γ相平均自由程λ与WC晶粒邻接度CWC 间存在反向对应关系 ,与γ相体积分数fγ 和WC平均晶粒尺寸LWC 间存在正向对应关系 :λ =1 0 5× 10 - 5·(1-CWC) 3 7=8 74× 10 - 2 ·(f- 1γ - 1) - 0 79·L0 79WC ,说明fγ 和LWC对λ～CWC关系的影响处在测量误差范围内 ,因而用CWC(或λ)、fγ 和LWC中任意两个参数都能准确表征两相WC Co硬质合金的结构特征 ;合金的比矫顽磁力HSC与γ相平均自由程λ间存在定量关系 :HSC=4 0 5× 10 - 7 λ。讨论了用磁性和密度测定值无损鉴定两相WC Co硬质合金显微结构参数的可行性。     

Nb对Ni-Cr-Ti型变形高温合金稳态蠕变行为的影响

Nb在合金中以大约5∶3∶1的比例分布在γ,γ′和碳化物相中,随着合金中Nb含量增加,应力指数m减小,Q_(app)增加,并满足关系式 Q_(app)=Be~(kx/lge) Nb降低合金晶粒度和γ基体堆垛层错能,稳态蠕变速率服从 _s∝L~b γ_SFE)~α Nb增加γ′相体积分数,颗粒半径和长程有序度。若引进有效应力(σ-σ_b)来描述稳态蠕变速率的应力关系,蠕变表达式为 _s=A_1L~bγ_(SFE)~α(σ-σ_b)~n0exp[-(Q_(app)/RT)]薄膜透射电镜观察表明:在(111)滑移面上α/2[10]全位错切割γ′相时被分解为α/6[11]和α/6[2]偏位错。测得超点阵位错对间距约为100—165,与所测得的γ′相颗粒尺寸相近。     

INFLUENCE OF Nb ON STEADY-STATE CREEP BEHAVIOUR OF Ni-Cr-Ti TYPE WROUGHT SUPERALLOY

Nb在合金中以大约5∶3∶1的比例分布在γ,γ′和碳化物相中,随着合金中Nb含量增加,应力指数m减小,Q_(app)增加,并满足关系式 Q_(app)=Be~(kx/lge) Nb降低合金晶粒度和γ基体堆垛层错能,稳态蠕变速率服从 _s∝L~b γ_SFE)~α Nb增加γ′相体积分数,颗粒半径和长程有序度。若引进有效应力(σ-σ_b)来描述稳态蠕变速率的应力关系,蠕变表达式为 _s=A_1L~bγ_(SFE)~α(σ-σ_b)~n0exp[-(Q_(app)/RT)]薄膜透射电镜观察表明:在(111)滑移面上α/2[10]全位错切割γ′相时被分解为α/6[11]和α/6[2]偏位错。测得超点阵位错对间距约为100—165,与所测得的γ′相颗粒尺寸相近。     

TiMoCN基金属陶瓷——第一部份：形貌和相成分

本研究采用TiCN和Mo2C与Co或Ni粘结相粉末烧结获得金属陶瓷，为了改变晶粒度采用不同的TiCN／Mo2C比率。通过在未溶解的TiCN核的周围析出TiMoCN立方碳化物形成金属陶瓷的特征环形结构。材料的形貌参数例如晶粒度核—环形结构各自的体积由衍射图像分析所确定。用分析扫描和透射显微镜检测陶瓷相和粘结相成分。烧结获得的相化学成分用Mo析出物所控制的二次界面反应进行模拟分析。     

淬火温度对ZL40.5硬质合金微观组织结构的影响

传统硬质合金中硬度和韧性是难以兼得的一对矛盾体,而通过热处理改善WC-Co硬质合金结构与性能则可获得具有优异综合性能的硬质合金。本文以压制烧结制成的ZL40.5硬质合金为研究对象,在1 050～1 300℃范围内进行油性介质淬火,采用扫描电镜(SEM)及X射线衍射(XRD)等检测方法研究了淬火温度对ZL40.5硬质合金微观组织结构的影响。结果表明:淬火过程中WC晶粒尖角溶解,形貌变得圆钝;随淬火温度升高,Co相体积分数升高,WC晶粒尺寸、邻接度略有降低;W、C原子在Co中的固溶度随淬火温度增加而增加,进而使室温下保留的α-Co含量随之增加,淬火温度在1 250℃时具有最佳结构参数。     

固溶处理对粉末冶金GH4099合金组织及性能的影响

通过等离子旋转电极雾化制粉和热等静压工艺制备了粉末冶金GH4099高温合金,并研究了固溶温度对该合金微观组织演变及室温、高温拉伸性能的影响规律。结果表明,粉末冶金GH4099合金微观组织均匀,晶粒尺寸接近原始粉末尺寸(~50 μm),并且无成分偏析。晶界处大尺寸的一次γ′相与碳化物交错分布,晶粒内部存在大量退火孪晶。随着固溶温度的升高,γ相晶粒逐渐长大,晶界处碳化物由断续状逐渐变为连续分布。当固溶温度为1140 ℃时,可获得与轧制件/锻件相当的室温及高温拉伸性能,但塑性较低,合金断口呈现出脆性解理断裂形貌,这主要与热处理过程中原始颗粒边界(PPB)处碳化物的析出有关。     

超细晶硬质合金显微组织参数与力学性能定量关系的研究

对超细晶WC-Co硬质合金的复相显微组织进行了系统的定量化表征和分析,获得了WC晶粒尺寸d_(WC),Co相平均自由程L_(Co)和WC晶粒邻接度C_(WC-WC)等显微组织参数与力学性能的定量关系,模型预测结果与实验测定结果符合很好.结果表明,当C_(WC-WC)基本相同时,超细晶硬质合金的硬度分别与d_(WC)~(-1/2)和L_(Co)~(-1/2)成线性正比关系,断裂韧性K_(IC)分别与d_(WC)~(-1/2)和L_(Co)~(-1/2)成确定性函数关系.在Co含量一定、WC平均晶粒尺寸基本相同的情况下,随着C_(WC-WC)的增大,超细晶硬质合金的横向断裂强度降低,且当C_(WC-WC)>0.5时,硬质合金的强度随C_(WC-WC)增加显著下降.     

WC-Co硬质合金γ相的X射线结构分析

由X射线相分析基本公式导出了适宜于计算同素异构体混合物的X射线衍射方程，通过分析WC－Co硬质合金γ相（Co－W－C固溶体）模拟合金的X射线实验数据推算出六方型α-γ相和立方型β-γ相的相对Kβα值，该值与γ相成分有关，得到了一种简易、实用和精确测量WC－Co合金中γ相结构的定量分析方法。     

以镍和铁为粘结相的硬质合金中WC晶粒长大及其抑制

研究了在WC—10wt％Ni合金中添加(0～2)wt％的作抑制剂的碳化物(VC．Cr3C2，TaC，TiC和ZrC)，FSSS粒度为0．6μm的WC粉末(SEM平均粒度为0．351xm)的WC晶粒长大及抑制其长大的情况：在Ni粘结相硬质合金中，即使在抑制剂的添加量加大的情况下，合金的总碳对于WC晶粒长大仍是一个极其重要的因素：与低碳牌号相比，高碳合金的晶粒长大是非常显著的，这导致了硬度明显地降低：迄今为止VC被证明是WC—Ni硬质合金中最有效的晶粒长大抑制荆，紧接其后是TaC，Cr3C2，TiC和ZrC。硬度随添加量的增加而增加，但是达到最大值后硬度保持不变：在WC-Fe-(VC)合金上的试验表明在以Fe作粘结相的合金中，即使不添加抑制剂，WC的晶粒长大也会受到极其明显的限制：粘结相的化学性质极大地影响了WC晶粒的连续和不连续长大：其化学性质是由粘结相基体(Fe，C0，Ni)的性质、合金的总碳(这一点决定了粘结相基体的成分)以及抑制剂的添加量所决定的．     

WC—Co硬质合金硬度的磁性评估原理

实验结果和理论分析表明 ,基于与合金的显微结构参数和成分的密切对应关系 ,烧结态的两相 WC- Co硬质合金的比矫顽磁力 HSC同γ相平均自由程λγ 和平均硬度 HV间存在确定的对应关系 :HSC=2 .31- 1.5 0 / (1- 192λγ ) ,HV =5 70 4 +2 397/(1- 1.2 3HSC)。根据上述关系式用 HSC测定值能够有效地无损鉴定烧结态两相 WC— Co合金的γ相平均自由程和间接评估平均硬度。导出了一定钴含量 w Co的两相 WC— Co硬质合金的最高抗弯强度σ。TRS所对应的最佳γ相平均自由程λ。γ=3.15× 10 — 7/ (0 .92 0 -w Co)和最佳比矫顽磁力 H。SC=2 .31- 1.5 0 / (1- 0 .10 8/ 0 .892 - w Co)。根据 HSC与 HV和断裂韧性 Kl C及在 λγ 低于 λ。γ 的情况下同 σTRS的定量关系 :Kl C=31.3- 2 7.1HSC,σTRS=4 .5 4× 10 3- 3.93× 10 3HSC,用 H。SC能够有效地间接评估合金的最佳综合力学性能 HV。 、K。l C和 σ。TRS。     

TaC、Cr_3C_2对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

研究了添加：TaC、Cr3C2对WC－10Co合金组织结构和性能影响，讨论了相关机理。结果表明，少量添加TaC（2－m％）、Cr3C2（0．44m％）可导致WC－10Co合金的WC晶粒明显细化’WC邻接度下降，γ相平均自由程减小，但强韧性有所下降；Cr3C2助长WC－10Co合金WC晶粒断续长大；TaC－WC固溶体耐碱蚀性差；合金断口中沿WC—WC品界脆断比例增加，TaC－WC固溶体晶粒倾向于穿晶劈裂。工艺中控制TaC、Cr3C2添加量、确保WC～Cr3C2粉碳化完善以及同时添加TaC、Cr3C2对确保合金材质至关重要。     

奥氏体型Fe-Cr-Mn(W,V)合金相稳定性研究

通过形变加工和长期时效热处理 ,研究了 (C N)复合强化的Fe 13Cr 17Mn(W ,V)奥氏体合金的稳定性和相平衡特点。结果表明 :在 50 0℃以下合金奥氏体稳定 ,不发生γ→α转变。采用 (C N)复合添加晶粒细化 ,可有效抑制ε马氏体形成和σ相析出。 50 0～ 70 0℃长期时效后形变诱发大量碳化物析出 ,MS 点提高 ,加快形变诱发α′马氏体分解和再结晶 ,促使γ→α转变和σ相析出 ,合金奥氏体变得不稳定     

THERMODYNAMICS(KRC MODEL)OF THE BAINITIC TRANSFORMATION IN Fe-C ALLOYS

以改进的KRC模型决定AG~(γ→α)的方法,计算了Fe-C合金贝氏体相变可能机制:γ→α+γ_1,γ→α+Fe_3C以及γ→α(浓度相同)和α′→α_B~″(贝氏体铁素体碳浓度)+Fe_3C的相变驱动力和长大(形核)驱动力.相变驱动力以γ→α+Fe_3C为最大,γ→α+γ_1次之,γ→α最小.由奥氏体转变成同成分铁素体(γ→α)的长大驱动力远小于γ→α+γ_1的长大驱动力.在贝氏体形成温度范围内,γ→α的驱动力远小于切变机制所需的驱动力.0.1—0.55wt,%C合金在B_s温度时γ→α+γ_1的相变驱动力仅约—45Jmol~(-1).0.8wt %C合金在贝氏体形成上限温度(823K)时γ→α的相变驱动力为137Jmol~(-1),而α→α+Fe_3C的相变驱动力为-527Jmol~(-1);两者相加,即在贝氏体铁素体析出渗碳体的情况下,相变总驱动力也仅有约-390Jmol~(-1).上述结果表明,贝氏体铁素体很难以切变机制形成和长大.     

TiAl 合金中的γ→α析出转变行为

研究了Ti-48Al和Ti-48Al—0．8B合金中的γ→α析出转变，分析了α析出相的生长形态、晶体学特征、生长动力学及α／γ相界面结构。结果显示α相从γ相中析出有两种方式：一种是从γ晶粒内沿{111}，晶面以片状形貌析出，且α相与γ基体保持共格位向关系；另一种则是在γ晶界上通过不连续析出转变，以不规则的块状形貌析出，并向着晶界一侧与之无位向关系的γ晶粒内生长。添加0．8％(摩尔分数)B能显著降低γ晶粒内片状α析出相的形核率，并抑制α相生长。HREM分析表明：片状α相是在γ相的堆垛层错上形核，并通过“台阶-凸起-扭折”机制生长；α／γ相界面上复杂层错的存在及台阶形核率低是片状α相沿厚度方向生长缓慢的主要原因。     

WC-Co硬质合金中的η相

论述了缺碳的WC—Co硬质合金中η1相的形态和分布规律及其鉴别方法，研究了影响η1相的因素，讨论了成核和长大机制。结果表明，wc－co合金的η相虽存在多种形式，但同一试样的平衡组织中只能出现一种η相,η1相形核于WC—Y相界，其成核和长大受Y相成分和数量制约，因而受合金碳含量、钴配量和WC晶粒尺寸等因素的影响。     

纳米细化剂对K403高温合金组织的影响

在K403高温合金熔体中加入高熔点TiN纳米细化剂,通过控制凝固结晶参数,对其宏微观组织实行整体细化。结果表明,与普通铸造的K403合金相比,添加了纳米细化剂的K403合金宏观晶粒度明显细化,枝晶间距、碳化物、共晶相的尺寸及数量都有所降低,(γ+γ)′相尺寸和形状更为规则。随细化剂添加量的增加,晶粒尺寸和微观组织进一步细化且均匀度提高。     

Fe-C合金贝氏体相变热力学(KRC模型)

以改进的KRC模型决定AG~(γ→α)的方法,计算了Fe-C合金贝氏体相变可能机制:γ→α γ_1,γ→α Fe_3C以及γ→α(浓度相同)和α′→α_B~″(贝氏体铁素体碳浓度) Fe_3C的相变驱动力和长大(形核)驱动力.相变驱动力以γ→α Fe_3C为最大,γ→α γ_1次之,γ→α最小.由奥氏体转变成同成分铁素体(γ→α)的长大驱动力远小于γ→α γ_1的长大驱动力.在贝氏体形成温度范围内,γ→α的驱动力远小于切变机制所需的驱动力.0.1—0.55wt,%C合金在B_s温度时γ→α γ_1的相变驱动力仅约—45Jmol~(-1).0.8wt %C合金在贝氏体形成上限温度(823K)时γ→α的相变驱动力为137Jmol~(-1),而α→α Fe_3C的相变驱动力为-527Jmol~(-1);两者相加,即在贝氏体铁素体析出渗碳体的情况下,相变总驱动力也仅有约-390Jmol~(-1).上述结果表明,贝氏体铁素体很难以切变机制形成和长大.     

梯度合金中脱碳区η相的研究

采用衍射与金相分析方法对梯度合金中的脱碳区进行了研究,分析了影响η相成分与渗碳过程中η相长大的原因。研究显示:随着基体C含量的降低,η相中的η1(Co3W3C)比例逐渐减少,而η2(Co6W6C)含量比例逐渐增加;凡能够缩小两相区与脱碳区界面处成分过冷区域的因素都能减缓或避免脱碳区界面处η相的长大。