硼元素对WC-10%Co硬质合金性能影响研究

研究了B元素对WC-10%Co硬质合金组织和力学性能的影响。实验结果表明,B元素的加入改善合金中粘接相的分布均匀性,形成高硬度的W-Co-B三元"伪η"相,并使WC圆化;当w(B)=0.01%时,整体力学性能最好,合金强度、硬度得到一定程度的提高。     

烧结温度对(AlCoCrFeNi2.1)p/Cu复合材料组织和性能的影响

通过放电等离子烧结技术制备了高熵合金增强Cu基复合材料,研究了烧结温度对复合材料的组织结构与性能的影响。结果表明,高熵合金颗粒在Cu基体中分散相对均匀,与Cu基体结合良好。随着温度升高,结合方式由机械结合为主逐渐转变为扩散结合为主,Cu沿着BCC相扩散进入高熵合金;复合材料的致密度随着温度的升高呈现先增加后降低的趋势;800℃下制备的复合材料硬度(HBW)最高为60.43,致密度为98.4%,电导率为39.09 MS/m。     

B对WC-20%Co硬质合金微观结构与力学性能的影响

硬质合金中微量元素的添加主要集中在V、Ta、Hf、Ce等金属元素,非金属元素应用较少,主要有B等元素。非金属元素B引入硬质合金方式主要有表面渗硼和在原料粉末中添加,本文以化学性能稳定的B₄C为添加剂,在WC-20%Co(YG20C)硬质合金混合料制备过程中进行添加,采用气压烧结制备出含硼WC-20%Co硬质合金。研究了B添加(0.01%、0.03%、0.06%,质量分数)对WC-20%Co硬质合金组织结构及力学性能的影响。实验结果表明：B含量增加使YG20C合金晶粒度分布趋向不均匀,当B添加量为0.06%时,其晶粒度呈现双峰分布趋势,同时,随着B含量的增加,YG20C合金硬度提高;当B添加量为0.01%时,合金的断裂韧性最佳(16.43 MPa·m^1/2)。     

(FeCoNiCr)100-x Mnx高熵合金在NaCl和NaOH溶液中的抗腐蚀性能

研究了放电等离子烧结(FeCoNiCr)_100-xMn_x(x=4,8,12,20)高熵合金的组织结构及在NaCl和NaOH溶液中的耐腐蚀性能。结果表明,(FeCoNiCr)_100-xMn_x合金主要由FCC单相组织和少量BCC相组成。(FeCoNiCr)₈₈Mn₁₂合金在3.5wt%NaCl 溶液中具有最好的耐腐蚀性能。Mn的添加使合金在1 mol NaOH 溶液中耐腐蚀性增强。退火对合金在1 mol NaOH 溶液中抗腐蚀性能影响不大。(FeCoNiCr)_100-xMn_x合金在3.5wt%NaCl溶液和1 mol NaOH溶液中的抗腐蚀性能均优于304S不锈钢。     

W粉粒径和烧结温度对一步法制备WC-10%Co硬质合金组织性能的影响

等离子球磨“碳化烧结一步法”制备WC-Co硬质合金有利于板状晶WC的形成和形态控制。本文进一步研究了等离子球磨W-C-Co复合粉末的组织演变,着重考察原始W粉粒径和烧结温度对WC-10%Co硬质合金组织、性能的影响。结果表明,等离子球磨使W颗粒显著呈片状,并增加其中位错等缺陷,提高粉末中的变形储能,同时增加了W/C反应界面,均有利于WC板状晶的生成;随着原始W粉粒径增加,等离子球磨所制备的层片状聚集体的片径越大,其生成的板状WC晶粒也越大,板状WC晶粒的定向排列程度也越高;随着烧结温度增加,WC晶粒的长径比和板状WC晶粒的定向排列程度有所提高。当原始W粉粒径为2.5μm、烧结温度1 440℃时,所制备的WC-10%Co硬质合金样品垂直于压制方向截面的横向断裂强度、硬度和断裂韧性分别为3 542 MPa、14.896 GPa、16.73 MPa·m^1/2;平行于压制方向截面的硬度和断裂韧性为13.975 GPa、15.06 MPa·mm^1/2。     

Alx(TiVCrNb)100-x轻质高熵合金显微组织及力学性能

采用真空感应熔炼制备Al_x(TiVCrNb)_100-x(x=0～25,%,摩尔分数)轻质高熵合金,利用X射线衍射仪、光学显微镜、显微硬度计和电子万能试验机等研究Al含量对高熵合金微结构及力学性能的影响。结果表明：Al_x(TiVCrNb)_100-x合金由BCC基体相及析出相组成。当x≤5时,Al元素掺杂能够抑制高熵合金基体中析出相的产生;当53)。固溶强化与第二相强化提高了合金的强度,但沉淀相在晶界的富集降低了高熵合金的塑性。     

Cr对CoFeNiAl0.6Ti0.4的合金化行为与组织的影响

采用"机械合金化+SPS烧结"制备了CoFeNiAl0.6Ti0.4和CrCoFeNiAl0.6Ti0.4块体高熵合金,研究元素Cr对CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金的合金化行为和组织的影响。结果表明:Cr元素并不影响CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金的合金化顺序,而影响完全合金化后的晶体结构,使CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金原本单一的fcc结构转变为fcc+bcc结构。SPS烧结后,CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金主要为fcc+bcc主相+微量bcc白相,而Cr元素的添加促使合金转变成fcc主相+微量bcc白相。同时,合金元素Cr的加入,使CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金中的微量白相,由原本富Al和Fe元素转变为富Al和Ti元素;且Cr元素不影响CoFeNiAl0.6Ti0.4高熵合金中fcc结构的纳米孪晶组织的形成。     

SiC-Al2O3-Y2O3中间层放电等离子扩散连接SiC陶瓷的接头组织与强度

采用无压烧结SiC作为母材,SiC基SiC-Al₂O₃-Y₂O₃粉末作为中间层,使用放电等离子扩散连接SiC陶瓷。通过金相显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子背散射衍射分析、剪切试验等手段对SiC接头的微观组织和力学性能进行了表征评价。微观组织表征结果表明,SiC接头界面结合质量较高,各个位置中间层厚度均匀。接头的主要相组成为β-SiC和Y-Al-Si-O-C,中间层SiC为细小的β-SiC晶粒,母材与中间层处晶粒没有表现出明显的择优取向。由于放电等离子扩散连接的快速连接过程,接头处未发生明显的β→α相变。同时,由于接头为近同质SiC接头,界面处未出现明显应力集中。通过剪切试验,对比不同温度热处理前后的接头剪切强度。SiC接头的初始室温剪切强度为219.9 MPa,在经过800℃/2 h的空气中热处理后接头强度升至320.8 MPa,进一步提高热处理温度至1 300℃,接头强度升至389.1 MPa,接头断裂主要发生在母材,断口呈现河流状花样,为脆性断裂。接头强度的上升归因于热处理过程中产生的SiO...     

(NiAl)63-xV20Cr17Bx共晶高熵合金的组织和性能

采用非自耗真空熔炼炉制备了一组非等摩尔比的高熵合金(NiAl)_63-xV₂₀Cr17B_x(x=0、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0,摩尔比),通过XRD、EPMA、万能材料试验机等手段研究了B含量对合金微观组织和力学性能的影响。结果表明,(NiAl)₆₃V₂₀Cr₁₇合金为B2+BCC双相共晶结构,属于海藻状共晶枝晶,规则的片层共晶被不规则的片层共晶包围。随着B含量增加,(NiAl)_63-xV₂₀Cr₁₇Bx合金的微观结构由片层状共晶结构(x=0)转变为亚共晶结构(x>0.4),纳米沉淀物(含M₂B化合物)在初生相上析出。合金硬度先增加后减小,断裂强度和断裂应变持续增大。当x=0.8时,高熵合金具有良好的综合力学性能,其硬度(HV)为556,屈服强度为1 523 MPa,断裂强度为3 348 MPa,断裂应变为34.5%。     

Y2O3添加方式对WC-10%Co硬质合金性能的影响

现代金属切削技术的发展对效率与成本提出了更高的要求,硬质合金刀具材料需要更长的使用寿命、更高的稳定性来满足需求。本文采用低压烧结法制备了WC-Co类硬质合金,研究了Y₂O₃及其添加方式对硬质合金显微结构、物理力学性能和切削性能的影响。结果表明：Y₂O₃通过形成弥散相可以使硬质合金在维持现有优异的宏观物理性能的基础上,显著提升耐磨性及切削寿命。同时,通过使用Y(NO3)3作为前驱体受热分解为Y₂O₃的方式进行弥散强化还会伴随着固溶强化效应,使得材料的切削性能得到进一步提升。在达到0.3 mm的失效磨损量时,未添加Y₂O₃的样品失效时间为14 min,直接添加Y₂O₃的样品失效时间为16 min,,添加Y(NO3)3作为前驱体的样品失效时间为28 min。     

Mo含量对FeCoCrNiMox高熵合金等离子喷焊层组织与性能的影响

目的 研究不同Mo元素添加量对FeCoCrNiMox(x=0、0.5、1、1.5)高熵合金等离子喷焊层组织和性能的影响,以期望获得一种高硬度、耐腐蚀的喷焊层,用于改善传统工模具表面防护与使用寿命的问题。方法 采用等离子喷焊技术在Q235A低碳钢表面制备了不同Mo含量的高熵合金喷焊层,通过X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、能量色散X射线光谱仪(EDS)表征其微观组织与相结构,借助显微硬度计和电化学工作站对喷焊层的硬度和耐腐蚀性能进行测试。结果 随着Mo含量x从0逐渐增加到1.5,喷焊层的晶界胞状枝晶组织(枝晶内为白色富Mo相,枝晶间为灰色富Fe、Ni相)逐渐增加,合金微观组织变得细小;喷焊层的硬度由204.4HV0.2增加至706.8HV0.2;喷焊层在3.5%NaCl溶液中呈现出明显的钝化行为,腐蚀电位由?0.753 V增大到?0.412 V,腐蚀电流密度由1.23×10^?4 A/cm²减小到3.80×10^?6 A/cm²,点蚀电位由?0.642 V增大到?0.371 V,具有优异的耐腐蚀性能。结论 所设计的FeCoCrNiMox合金及相应的等离子喷焊工艺,满足对喷焊层高耐磨以及耐腐蚀性的要求,有望应用于传统工模具的表面防护与修复。     

冷轧和退火对Ni40(FeCoCrAl)60高熵合金组织与性能的影响

研究了高温退火和二次退火对冷轧后Ni₄₀(FeCoCrAl)₆₀高熵合金组织和性能的影响。结果表明,铸态合金由FCC+BCC双相组成。冷轧并再结晶后,合金保持稳定的相结构,FCC相由树枝晶转变为等轴晶,BCC相位于FCC相之间和FCC相之内。铸态合金的屈服强度和抗拉强度分别为450 MPa和870 MPa,伸长率为40%。室温冷轧后合金强度显著升高,屈服强度和抗拉强度分别是铸态合金的2.9倍和1.7倍,伸长率降至4%。再结晶退火使屈服强度和抗拉强度分别降为590 MPa和820 MPa,伸长率为12%。     

热处理对冷轧变形Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金组织与力学性能的影响北大核心CSCD

利用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射、硬度测试和拉伸实验等手段,研究了退火温度对冷轧变形量为95%的Al_(0.3)CoCrFeNi高熵合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:合金经过95%冷轧变形后仍保持FCC单相;冷轧变形后的合金的硬度明显提高,塑性大幅下降,强度提高了4~5倍;经过600℃以上温度退火后,合金发生再结晶;随着退火温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,合金强度下降,塑性提高,断口形貌由解理特征向韧窝特征转变;同时在600~800℃退火时合金中有少量第二相(BCC相)析出,温度越高,第二相析出越明显。     

铸态(Fe33Cr36Co15Ni15Ti1)96Al4高熵合金力学性能及腐蚀行为

利用经典高熵合金判据设计了一种非等摩尔比(Fe₃₃Cr₃₆Co₁₅Ni₁₅Ti₁)₉₆Al₄高熵合金。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、万能力学试验机和电化学工作站对合金的晶体结构、微观组织、元素分布、力学性能(压缩和拉伸性能)及腐蚀性能进行了研究。结果表明,(Fe₃₃Cr₃₆Co₁₅Ni₁₅Ti₁)₉₆Al₄高熵合金为FCC+BCC双相结构,合金微观组织为枝晶组织,室温下合金抗压强度为743 MPa及超过50%的压缩应变,而拉伸屈服强度、抗拉强度、伸长率分别为591 MPa、984 MPa和15.8%,其断裂机制为韧性断裂。合金表现出优于304SS的耐蚀性,点蚀电位为846 mV,约是304SS的三倍。     

热处理对Y2O3掺杂WC-Co硬质合金显微组织及性能的影响

采用固液掺杂法和放电等离子烧结制备了WC-Co-Y₂O₃硬质合金,随后对其进行了不同温度的退火处理。采用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)和维氏硬度计等研究了热处理前后WC-Co-Y₂O₃硬质合金的显微组织和力学性能。结果表明：氧化钇的加入可以细化WC-Co-Y₂O₃合金中的WC晶粒,提高了合金的维氏硬度和断裂韧性;随着退火温度的升高,WC-Co-Y₂O₃合金的维氏硬度逐渐降低,断裂韧性先升高后降低;WC-Co-Y₂O₃合金在500℃退火时拥有最佳的综合性能,维氏硬度为(1377±15) HV30,断裂韧性为(13.0±0.4) MPa·m^1/2。     

连接温度对高铌TiAl合金扩散接头组织和强度的影响

在连接工艺参数为1000～1200℃/25MPa/90min条件下,对高铌TiAl合金(TAN)进行直接扩散连接。采用SEM、EDS、XRD和EBSD等方法对连接界面微观组织进行分析,并研究了连接温度对接头界面结构和剪切强度的影响。结果表明:当连接温度T1100℃时,连接界面清晰垂直,继续升高温度,界面消失;扩散连接过程中,连接界面处出现再结晶现象,随着连接温度的升高,再结晶晶粒不断增多并长大,并且再结晶区域出现大量α_2相;当连接温度达到1150℃时,接头平均抗剪强度达到最大值为105 MPa。     

W对FeCoCrNiWx高熵合金微观组织和摩擦性能的影响

采用非自耗真空电弧熔炼炉制备了不同W含量的FeCoCrNiW_x系高熵合金。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、MFT-EC4000往复型电化学腐蚀摩擦磨损试验仪、显微硬度计以及轮廓测量仪分别对合金的组织结构、形貌、成分分布、显微硬度、摩擦磨损性能进行了测试。结果发现,FeCoCrNiW_x高熵合金均具有简单的面心立方体结构(FCC);随着W含量增加,高熵合金由单一的FCC相转变为FCC相+μ相;当x=0.5时,FeCoCrNiW_0.5硬度(HV)为196.75,体积磨损量最低,合金具有较好的抗塑性变形能力和较好的耐磨性,强化机制为固溶强化和第二相(μ相)强化。     

快速凝固Cu_(25)Al_(10)Ni_(25)Fe_(20)Co_(20)高熵合金箔的微观结构及其电容储能焊特性

采用单辊快速凝固法制备了厚度为50—70μm的Cu_(25)Al_(10)Ni_(25)Fe_(20)Co_(20)高熵合金箔材,并研究了其微观结构、抗拉强度、伸长率及电容储能焊特性.结果表明,Cu_(25)Al_(10)Ni_(25)Fe_(20)Co_(20)高熵合金为fcc结构的单一相,快速凝固使合金组织显著细化.在电容储能焊条件下,快速凝固高熵合金箔材点焊接头形成了形态规则的椭球状熔核,熔核形核率较低,晶体依附于母材局部半熔化的晶粒向熔核心部生长,最终形成发达的树枝晶组织;熔合线清晰;与熔核毗邻的母材组织未观察到粗化迹象.电容储能焊条件下,贯穿性裂纹是高熵合金焊接接头中的主要焊接缺陷,其与高熵效应导致的熔核区晶粒粗化、晶体生长方向及电极压力密切相关.     

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。     

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。