硬质合金的成分对其高温抗氧化性和高温硬度的影响

在金属切削加工中，硬质合金刀具材料在高温下会发生氧化反应，硬度显著下降，严重影响着硬质合金刀具的服役性能。本文采用传统粉末冶金工艺，制备WCCo基硬质合金，研究了钴含量、WC晶粒度、TaC/NbC/TiC添加剂对硬质合金的高温抗氧化性和高温硬度的影响。结果表明：增加钴含量，硬质合金的高温抗氧化性提升，高温硬度显著升高；减小WC晶粒度，硬质合金的高温抗氧化性提升，高温硬度显著降低；与WC-Co硬质合金相比，添加TaC对硬质合金的高温抗氧化性无明显影响，添加NbC会降低硬质合金的高温抗氧化性，而添加TiC可以明显提高硬质合金的高温抗氧化性；添加TaC、NbC、TiC，均能显著提高硬质合金的高温硬度。     

Ru添加对WC-Co硬质合金结构与性能的影响

粘结相是硬质合金重要的组成部分,随着硬质合金材料技术的发展,目前,越来越多的研究者希望能够通过粘结相的掺杂技术来提升合金的综合性能.本文通过对比分析WC-Co和WC-Co-Ru硬质合金,发现Ru的添加能够抑制WC晶粒的长大,有效抑制WC晶粒的异常长大,可以提高合金中粘结相Co的显微硬度和合金的整体硬度,能够显著提升硬质...     

超细晶WC-10Co-VC-NbC硬质合金的组织与性能

通过球磨与真空烧结方法,制备了含VC与NbC的超细晶WC-10Co硬质合金.采用X射线衍射、扫描电镜和硬度及断裂韧性测试,研究了微量VC与NbC对超细晶WC-10Co硬质合金的组织与性能影响.结果表明,添加微量VC与NbC,能明显提高基体合金的硬度与断裂韧性,降低硬质合金中WC晶粒的长大,WC的平均晶粒尺寸从673 nm降低至430 nm.同时也减少了烧结过程中Co3W3C相的形成.     

不同TaC含量的WC-Co硬质合金微观结构及其力学性能

本文采用真空液相烧结法,对掺杂不同含量Ta C的WC-Co硬质合金微观结构和力学性能进行了对比分析研究。采用分析天平、维氏显微硬度计、X射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)等,先后分析了不同含量Ta C配比下试样的密度、显微硬度、成份以及微观结构变化情况。结果表明:有无TaC和添加不同含量的TaC,制备的硬质合金试样微观结构和力学性能存在很大差异。没有添加TaC时,生成相中WC晶粒尺寸明显偏大,而添加TaC可以有效抑制WC晶粒异常长大,得到分布较为均匀且晶粒细小的WC-TaC-Co系硬质合金。进一步对比分析发现,添加0.5%TaC对WC晶粒异常长大现象的抑制作用较为明显,细化后的WC晶粒尺寸约为0.5μm,同时提高试样表面硬度,HV30=21.27 GPa,比没有抑制剂的试样增加约8.98%。     

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。     

含WB烧结硬质合金的组织结构和性能研究

将不同含量的WB粉末添加到传统成分的WC-Co粉末中,利用低压烧结技术制备了系列含WB的WC-Co型硬质合金,并对其物相组成、组织结构和力学性能进行了系统表征分析。研究发现,在低压烧结过程中WB与Co发生反应,生成了具有超高硬度的WCoB相,由此降低了粘结相Co对WC晶粒的隔离,增加了WC晶粒间的接触度,引起合金韧性下降。添加WB制备的硬质合金材料其摩擦系数更低,随WB添加量的增加,硬度和耐磨性明显提高,当WB添加量为30%(质量分数)时,制备的硬质合金材料的硬度达到19 000 MPa,其磨损速率仅为传统WC-Co硬质合金1/10。然而,添加WB的WC-Co合金的断裂韧性约为传统WC-Co硬质合金的83%~91%。     

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。     

氧化铬对超细WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了氧化铬添加对超细WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响,重点是添加量和高能球磨时间对WC晶粒度、合金组织和合金性能的影响,并分析了氧化铬抑制晶粒长大的机理。研究结果表明:球磨细化了WC晶粒,提升了合金性能,但过分球磨则会导致合金中缺陷增加和WC晶粒的异常长大;抑制剂Cr2O3有效地抑制了晶粒长大,合金中的WC晶粒度随抑制剂加入量的增加而细化,但过多的抑制剂会导致缺碳相和孔隙度的增加,降低了合金的强度。因此适当的球磨和合适的Cr2O3加入量将会在生产低孔隙度、高硬度、高抗弯强度的超细硬质合金中发挥作用。     

复合添加晶粒长大抑制剂对WC-Co复合粉烧结硬质合金的影响

在超细WC-Co复合粉中复合添加不同含量的晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2,利用X射线衍射仪分析粉末及硬质合金的物相组成,通过扫描电镜和透射电镜观察硬质合金的形貌,研究不同含量的晶粒长大抑制剂对硬质合金的显微组织和力学性能影响规律。结果表明:随着晶粒长大抑制剂的增加,晶粒异常长大现象消失,晶粒细小均匀;同时发现在WC-Co复合粉中VC的增加可以快速提高硬质合金的硬度,而适量的Cr3C2可以有效提高硬质合金的横向断裂强度。     

硬质合金疲劳性能研究进展

疲劳是影响硬质合金服役性能的主要因素之一,认识硬质合金疲劳失效机理及改善疲劳性能是目前硬质合金研究的重要方向。本文介绍了国内外硬质合金疲劳性能的研究动态,综合叙述了硬质合金疲劳裂纹的萌生和扩展行为,疲劳裂纹通常萌生于孔隙、微裂纹、钴池、异常长大的WC晶粒等缺陷处,从应力比、温度、腐蚀环境、化学成分及微观组织等方面分析了各因素对疲劳裂纹扩展行为的影响。总结了改善硬质合金疲劳性能的主要方法,通过提高粘结相含量、增加WC平均晶粒尺寸、添加Ni、Cr元素、热处理等可以有效提高合金疲劳性能。硬质合金在服役过程中需要承受热疲劳、机械疲劳、腐蚀疲劳等多种疲劳,接近真实服役状态下的多重疲劳机制耦合作用的疲劳性能还有待深入研究,对硬质合金疲劳性能测试评价的方法和理论还需要进一步完善。     

超细WC-Co硬质合金及其磨损性能研究

采用低温化学镀方法在超细WC颗粒表面进行金属钴包覆,烧结包覆后的复合粉体制备新型硬质合金NYG（WC-3%Co）.研究了超细WC-Co硬质合金的力学性能、断口形貌和显微结构,在销盘式磨损试验机上进行干滑动磨损实验.结果表明,在硬质合金烧结过程中,沿WC晶界均匀分布的金属钴不仅起粘结剂作用,也起抑制剂作用阻碍晶粒的长大;新型硬质合金的抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性能均得到较大提高;在干滑动摩擦条件下,新型WC-Co硬质合金的失效以塑性变形及细小碳化钨相颗粒脱落为特征.     

微波烧结超细WC-8Co硬质合金中的脱碳及其改进(英文)

通过微波烧结技术制备超细WC-Co硬质合金。烧结过程中在试样的表层形成脱碳相W3Co3C。在混料过程中添加炭黑,研究碳含量与合金力学性能之间的关系。结果表明:当碳含量为0.45%时,合金的硬度和断裂强度达到最大值,分别为HRA93.2和3396MPa。SEM观察发现在微波烧结超细硬质合金过程中,WC晶粒的长大主要为初期的合并长大。     

复合添加Cr_3C_2/NbC对超细晶WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

采用真空烧结方式制备超细晶WC-10%Co硬质合金,研究了复合添加晶粒长大抑制剂Cr3C2/NbC对合金组织及性能的影响。结果表明:在1400℃烧结条件下,添加剂的组成为0.4%Cr3C2+0.3%NbC时(文中含量均为质量分数),合金具有最好的综合力学性能,抗弯强度可达1951MPa、硬度1615HV30;WC平均晶粒尺寸为490nm。经SEM观察并通过EDS发现,抑制剂Cr3C2/NbC固溶到粘结相Co中,改变界面能,限制WC晶粒的长大;同时,也会降低WC在粘结相Co中的溶解度,从而起到细化晶粒的作用。     

纳米硬质合金的研究进展

概述了纳米硬质合金的研究进展，重点对纳米WC和WC-Co粉体的制备方法、烧结工艺和性能进行了介绍。指出要成功制备纳米硬质合金，关键在于控制烧结过程中WC晶粒的长大，探索新的快速烧结方法。     

超细晶硬质合金中VC／Cr3C2对晶粒长大的抑制作用及机理研究

研究了超细晶硬质合金VC／Cr3C2抑制剂作用及抑制机理。研究发现复合添加VC／Cr3C2可以有效抑制WC—10Co合金烧结过程中晶粒的连续长大，合金平均晶粒尺寸为0．5μm，具有较高TRS（横向断裂强度TransverseRuptureStrength）和硬度。TEM和EDS分析发现抑制剂元素的主要存在方式是溶解在粘结相中且分布均匀，未发现抑制剂元素偏聚和第二相析出，说明抑制机理在于抑制剂元素溶入粘结相Co后，显著降低W，C在Co中的溶解度，使液相烧结阶段WC晶粒的溶解一析出过程受到阻碍，从而抑制液相烧结阶段的晶粒连续长大。     

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/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.     

无η相梯度WC-Co硬质合金的微观结构与性能

采用气氛烧结法制备了无η相梯度WC-Co硬质合金,并通过扫描电子显微镜观察渗碳处理前后样品的微观形貌和WC晶粒尺寸,X射线能谱仪测量Co含量的分布,X射线衍射仪分析样品的相结构,显微硬度计测量样品表面、心部的硬度,X射线应力仪测量样品烧结表面的残余应力,钴磁测量仪和矫顽磁力计测量样品的钴磁值、矫顽磁力,对梯度硬质合金的微观结构和性能进行了分析。结果表明,通过渗碳处理可以制备出无η相的梯度WC-Co硬质合金,WC晶粒有长大的趋势,但长大幅度较小;渗碳处理后合金钴磁值增大,矫顽磁力减小;梯度硬质合金的硬度呈梯度分布,表面硬度显著高于渗碳处理前的硬质合金的平均硬度;梯度硬质合金烧结表面的残余应力为压应力,残余应力数值低于渗碳处理前的硬质合金。     

TiN和TiN/Cr_3C_2抑制剂对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金法制备WC-Co硬质合金,研究了单一添加0%~1.2%(文中含量无特殊说明的均为质量分数)TiN和复合添加不同比例TiN/Cr_3C_2晶粒长大抑制剂对WC-Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明:添加TiN后,WC晶粒明显细化且晶粒尺寸分布集中,合金硬度上升。TiN与粘结相中的W和C形成(Ti,W)(C,N)固溶体,起到了细化了WC晶粒的作用,但是由于固溶体本身的脆性和粘结相对其润湿性较差,使合金的强度和韧性下降。TiN单一添加量为0.4%时,合金综合性能最佳,硬度值可达到1 770 HV3,强度值为2 870 MPa,韧性达到10.37 MPa·m~(1/2);复合添加w(TiN)∶w(Cr_3C_2)为1∶3时,合金综合性能最佳,硬度值可达到1 770 HV3,强度值为2 860 MPa,韧性达到10.23 MPa·m~(1/2)。     

WC-Ni-Fe-Mo硬质合金的微观结构与性能研究

本文采用低压烧结的方式制备了性能良好的 WC–Ni–Fe–Mo 硬质合金,研究分析了不同 Mo 添加量对 WC–Ni–Fe硬质合金组织性能的影响。结果表明：不同 Mo 添加量对 WC–Ni–Fe 硬质合金的微观结构与性能有着显著地影响。添加微量的 Mo 可以抑制 WC-Ni-Fe 硬质合金中 WC 晶粒的溶解再析出长大,一定程度上可以细化 WC 晶粒。随着 Mo 在 WC–Ni–Fe 合金中的含量增加,合金孔隙率逐渐下降。密度先下降后升高,而抗弯强度的变化趋势则相反。当 Mo 添加量较少时,合金的硬度较为稳定,抗弯强度明显提升,而断裂韧性逐渐降低;当 Mo 添加量较大时,合金的硬度、抗弯强度降低,而断裂韧性上升。当 Mo 的添加量为0.5 wt %时,合金具有最佳的力学性能,可与同比例 Co 含量的 WC–Co 硬质合金相媲美,其维氏硬度为 HV 1460、抗弯强度为 4245 MPa、断裂韧性为 17.01 MPa·m1/2。