WC-7Co硬质合金放电等离子烧结工艺

采用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术制取WC-7Co硬质合金。研究了烧结温度、烧结压力对烧结WC-7Co硬质合金力学性能的影响,探讨了最佳烧结热压比,分析了粉末烧结致密化过程和晶粒长大机制。结果表明,WC-7Co硬质合金在1150℃烧结时,随着压力的增加,烧结致密性呈现先增加后降低的变化趋势,在30 MPa时可获得最佳烧结致密性。在升温速率为100℃/min,保温时间为5 min,烧结温度为1150℃,热压比为38℃/MPa的工艺条件下,利用SPS技术可制备组织致密、综合力学性能良好的WC-7Co硬质合金。     

放电等离子烧结和真空烧结超细WC-12Co硬质合金

对比研究了放电等离子烧结(SPS)和真空烧结(VAS)平均粒径为160nm的WC-12Co硬质合金的组织和性能.研究结果表明:SPS烧结能使WC-12Co在较低温度、较短时间内完全致密化,烧结温度比真空烧结低250℃以上,烧结时间只有真空烧结的1/26.相对于真空烧结,SPS烧结的晶粒更细,硬度提高1.5%以上,抗弯强度提高12.6%以上.     

放电等离子烧结纳米硬质合金的研究

采用放电等离子烧结 (SPS)和普通真空烧结两种烧结工艺烧结 92WC - 8Co纳米硬质合金。放电等离子烧结 ,在 115 0℃的烧结温度、4.5kN压力下保温 5min ,烧结体就完全致密 ,其合金中的WC晶粒度小于 2 0 0nm ,硬度可达到 94.2HRA。真空烧结达到完全致密 ,烧结温度需 140 0℃ ,保温时间 30min ,WC晶粒度为 (30 0 40 0 )nm ,硬度最高为 93HRA。结果表明 :放电等离子烧结硬质合金的温度显著降低 ,烧结时间大大缩短 ,有效地抑制了WC晶粒的长大。SPS还显著降低微孔等缺陷 ,制品性能也大大提高。     

纳米复合WC-6Co粉末的快速烧结

以液相复合-连续还原碳化方法制备的纳米复合WC-6Co粉末为原料，采用放电等离子烧结（SPS），制取了超细硬质合金。利用扫描电镜、维氏硬度仪、洛氏硬度仪、密度测试仪、MTS陶瓷测试系统等，观察烧结体显微结构，测试其硬度、密度、断裂强度、矫顽磁力、磁饱和度。结果表明采用放电等离子烧结获得的烧结体的硬度HVl≥19500MPa，断裂强度TRS≥2800MPa，平均晶粒度150nm～300nm。制备了高强度、高硬度的超细WC-6Co硬质合金。     

原料粉末粒径匹配对放电等离子烧结制备的超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用亚微米WC粉和纳米Co粉以及亚微米WC粉和微米Co粉的混合粉末作为原料,利用放电等离子烧结(SPS)技术制备超细晶WC-10Co硬质合金.对比研究表明,以两种混合粉末为原料均获得了平均晶粒尺寸约为200 nm的超细硬质合金材料.其中,采用微米Co粉制备的材料的相对密度达到98.0%以上,硬度HRA达到94.5,断裂韧性达到13.50 MPa·m1/2,具有优良的综合性能;而采用纳米Co粉制备的硬质合金的组织均匀性和性能较差.根据SPS技术的烧结机理,对混合粉末的致密化机制进行了分析.     

EFFECTS OF SIZE COMBINATION AND CONTACTING STATE OF RAW POWDER PARTICLES ON SPARK PLASMA SINTERED ULTRAFINE CEMENTED CARBIDES

本文采用亚微米WC粉和纳米Co粉、亚微米WC粉和高能球磨后具有纳米晶组织的微米级Co粉这两种具有不同粒径匹配的混合粉末作为原料粉末，利用放电等离子烧结（SPS）技术制备超细晶WC-10Co硬质合金。对不同原料粉末的SPS过程及烧结试样的显微组织和性能进行了系统的对比分析。实验结果表明，以两种混合粉末为原料均获得了平均晶粒尺寸在200nm以下的超细硬质合金材料，其中，采用亚微米WC粉和高能球磨的微米级Co粉利用SPS技术制备的材料相对密度达到98%以上，硬度达到HRA94.5，断裂韧性达到13.50MPa•m1/2，表明具有优良的综合性能。而采用亚微米WC粉和纳米Co粉利用SPS技术制备出的超细晶硬质合金的组织均匀性和性能较差。根据SPS技术的特殊烧结机理，对采用不同粒径匹配和结合状态的WC和Co混合粉末的SPS致密化机制进行了分析。     

放电等离子烧结制备超细WC基硬质合金

采用纳米碳化钒(V8C7)粉末作为晶粒抑制剂及放电等离子烧结(SPS)方式制备超细WC基硬质合金.X射线衍射结果表明:超细WC基硬质合金主要由WC和Co3C两相组成,随着温度的升高,WC的衍射峰逐渐向小角度偏移.扫描电镜结果表明:SPS和纳米V8C7粉末对超细WC基硬质合金的微观组织具有重要影响.SPS使超细WC基硬质合金在较低温度下(1200℃)实现致密化;纳米V8C7粉末可以有效抑制超细WC基硬质合金中WC的晶粒长大,1200℃时WC的晶粒尺寸约500 nm.力学性能结果表明:1200℃时超细WC基硬质合金具有较高的性能(相对密度99.5%,洛氏硬度93.2,断裂韧性12.5 MPa·m1/2).     

纳米硬质合金的弹性模量（英文）

本文的研究目的是获得纳米晶WC-Co硬质合金的弹性模量,并分析其弹性模量不同于常规微米硬质合金的原因。采用放电等离子烧结(SPS)方法制备纳米晶硬质合金,分别采用SPS烧结和低压烧结(sinter-HIP)制备常规微米晶硬质合金。烧结试样的显微组织和WC晶粒尺寸采用X射线衍射技术、扫描电镜、透射电镜及旋进电子衍射技术进行表征。弹性模量采用纳米压痕技术中的连续刚度法进行测量,并取其稳定区域的平均值得到。结果表明,与SPS制备的微米级硬质合金相比,纳米晶WC-Co硬质合金的弹性模量较小,可能与界面含量增多和放电等离子烧结过程的快速加热和冷却造成合金钴相中hcp-Co含量增多有关。     

纳米WC-6%Co复合粉的放电等离子烧结研究

以水溶液化学法制备的WC-6%Co纳米复合粉体为原料,利用放电等离子烧结(spark plasma singtering,SPS)技术制备了超细硬质合金。研究了烧结温度对硬质合金显微组织和力学性能的影响,分析了纳米粉体烧结的致密化过程。结果表明:随着烧结温度的升高,烧结致密性、硬度和断裂韧性都呈现先增加后降低的变化趋势,在升温速度为100℃/min,烧结温度为1 250℃,保温时间5 min,压力为30 MPa的工艺条件下,利用SPS技术可制备综合力学性能良好的超细晶硬质合金,平均晶粒大小为420 nm,维氏硬度为1 969 HV30,断裂韧性为10.7 MPa·m~(1/2)。     

SPS制备含钼WC-6Co硬质合金的工艺性能

以Mo粉、Co粉和自主研发的WC-6Co复合粉为原料,通过球磨、SPS制备Mo添加量为1%(质量分数)的细晶WC-6Co硬质合金。利用XRD、SEM、XPS、维氏硬度计和电化学工作站等研究SPS烧结温度、保温时间对合金组织和性能的影响。结果表明:随着SPS烧结温度的升高和保温时间的延长,WC-6Co-1Mo合金相对密度和断裂韧性持续增加,维氏硬度先增大然后略有下降。当烧结温度为1250℃、保温时间为5min时,制备的合金综合性能最佳。与相同工艺制备的WC-6Co和WC-6Co-4Mo合金进行对比,发现添加适量Mo能够有效抑制WC晶粒的长大,提高合金的硬度和韧性,但相对密度减小;同时,也能够增强合金在HCl溶液的耐腐蚀性能。     

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℃。     

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。     

微波烧结WC-Co硬质合金致密化与晶粒生长

分别采用微波烧结和常规烧结制备WC-8Co硬质合金,通过1 000~1 400℃温度范围烧结以及1 400℃保温0~240 min的微波和常规烧结实验,测量各样品的收缩率、密度和晶粒尺寸,分析其致密化行为和晶粒生长,研究烧结温度和保温时间对合金致密化和晶粒生长的影响。结果表明,与常规烧结比较,微波烧结促进YG8硬质合金的致密化,且获得的合金组织均匀,晶粒细小。另外,保温时间对微波烧结YG8硬质合金的晶粒生长几乎没有影响。     

超细硬质合金晶粒生长抑制剂VC、Cr_3C_2作用机理的研究

本文以液相复合-连续还原碳化方法制备的掺杂有VC和Cr3C2抑制剂的纳米复合WC-10Co粉末为原料,采用真空烧结+低压处理的工艺制备超细WC-10Co硬质合金,运用原子力显微镜(AFM)和场发射扫描电镜(FESEM)确定VC和Cr3C2抑制剂在硬质合金中的分布,讨论其抑制晶粒生长的机理。一部分VC、Cr3C2抑制剂吸附在WC晶粒表面形成30nm～50nm的沉淀物,降低WC晶粒的表面能;一部分VC、Cr3C2溶解在Co相中,降低WC在液相中的溶解度;其余VC、Cr3C2沉积在WC晶界,从而有效地抑制WC晶粒的长大。     

烧结温度和保温时间对微波制备WC-8Co硬质合金显微组织的影响(英文)

采用2.45GHz高功率多模腔微波炉制备WC8Co硬质合金,对压坯的收缩率和合金的显微组织进行研究。结果表明:液相温度出现在1300°C附近;在烧结温度1450°C下保温5min能获得几乎全致密的合金试样。微波烧结法制备的合金晶粒要比真空烧结制备的合金晶粒尺寸细小且分布更均匀。另外,WC晶粒的尺寸和分布主要取决于烧结温度;保温时间对合金晶粒的影响很小,无论在1450°C下保温多长时间WC平均晶粒的尺寸始终保持在2.7μm。     

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。     

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。     

纳米硬质合金制备技术的研究

研究了 WC-Co纳米硬质合金的制备技术。采用强化球磨、添加晶粒长大抑制剂和低温加压烧结工艺 ,获得了 WC晶粒度接近 2 0 0 nm的硬质合金。研究了 VC和Cr3 C2 两种抑制剂加入量对合金组织、WC晶粒度和性能的影响以及抑制晶粒长大的机理。研究结果表明 ,添加 VC和 Cr3 C2 晶粒长大抑制剂十分有效的抑制了晶粒的长大 ,合金中的 WC晶粒度随抑制剂加入量的增加而细化。但过多的抑制剂不仅会导致碳化物在 WC/Co晶界上大量析出 ,而且也会增加孔隙度 ,结果增加了合金脆性 ,降低了合金的强度 ,其有害影响 VC比 Cr3 C2 更大。采用加压烧结可消除合金中的孔隙提高合金的强度。