碳量及B类孔隙对WC-8%Co硬质合金抗弯强度的影响

采用粉末冶金方法制备了WC-8%Co硬质合金试样,经氢气烧结后,利用钴磁测试仪、强度测试仪、电子显微镜和金相显微镜分别对试样的钴磁和抗弯强度进行测定、对试样断口和金相缺陷进行观察。研究了WC-8%Co硬质合金抗弯强度与碳量(相对磁饱和)、金相缺陷(B类孔隙)之间的关系。结果表明:将试样碳含量及孔隙度控制在一定的范围内,可以使试样抗弯强度保持在较高的水平,当试样相对磁饱和为88%~92%,B类孔隙为B00时,合金显微组织中WC晶粒较为均匀,无异常长大情况,WC-8%Co硬质合金抗弯强度可达3 286 N/mm2;同时,抗弯强度值的大小随孔隙度的增多而下降。另外,氢气烧结后经HIP处理可以有效消除WC-8%Co硬质合金中的孔隙缺陷,从而提高合金抗弯强度,经HIP处理的试样的强度比正常样的强度高出2.3%。     

碳化温度对超细WC粉末性能与合金性能的影响

本文探讨了碳化温度对超细WC形貌、粒度、亚晶尺寸等粉末性能的影响和不同碳化温度制备的超细WC粉末对合金强度、硬度、微观结构等合金性能的影响。粉末样品的制备采用钨粉与炭黑的混合物为试验原料,在中频电炉中,分别于1 450、1 480、1 520℃碳化,利用Fsss粒度仪、SEM电镜、马尔文激光粒度分布仪、X射线衍射仪等仪器对粉末样品进行分析检测;制备的粉末样品加入细钴粉按照6%配成合金,采用1 410℃与1 450℃两个烧结温度制备成合金试验样品,测维氏硬度,抗弯强度,用金相显微镜观察合金的组织结构,比较不同碳化温度制备的超细碳化钨在不同的烧结温度下制备的合金性能与组织结构的差异。研究表明:碳化温度对超细碳化钨各项性能及超细合金各项性能有较大的影响,温度在1 480℃以下,单颗粒与单颗粒之间的烧结长大比较微弱,单颗粒内部的亚晶长大也很微弱,但当温度升高到1 520℃,亚晶尺寸有明显升高,粉末结晶更趋完整。低温碳化的超细碳化钨,结晶不完整,缺陷较多,粉末活性高,容易长粗,矫顽磁力降幅较大,造成合金的微观结构不均匀。高温碳化的超细碳化钨在1 410℃烧结制备的合金试样的综合性能与微观结构要优于1 450℃烧结制备的合金试样。     

两种粒度WC配比与球磨时间对WC-20%Co粗晶合金显微组织的影响

为同时改善粗晶硬质合金的硬度和断裂韧性,本文分别采用粗颗粒(10μm)和中颗粒(4μm)WC为原料,制备了不同粗颗粒WC含量的粗晶WC-20%Co硬质合金,利用光学显微镜和扫描电镜研究了不同WC配比和湿磨时间对合金显微组织结构的影响规律。结果表明:随着粗WC的含量的增加,粗颗粒WC生长对细颗粒WC消耗量增加,合金由非均匀结构向均匀结构转变,WC晶粒粒度分布范围变窄小,WC晶粒异常长大的趋势受到抑制;随着球磨时间的增加,合金中WC晶粒的异常长大趋势增加,粗WC的含量达到80%时,可以抑制WC晶粒的异常长大。     

烧结温度和时间对WC-24%Co硬质合金的WC晶粒形貌影响

本文以双峰粒度分布的粗晶WC为原料,研究了烧结温度和时间对高钴粗晶WC-24%Co硬质合金的WC晶粒形貌的影响规律,结果表明:随着烧结温度的降低,W和C原子迁移能量位垒增高,W和C原子的扩散速度降低,从而降低了液相烧结过程中的WC晶粒的生长速度,导致粗WC晶粒尺寸明显减小,WC晶粒形貌从具有棱角形貌转变成圆钝形貌,细WC晶粒的形貌从三棱柱向球形形貌转变。相应地,在1 450℃烧结温度下延长保温时间,WC晶粒进一步生长,WC晶粒有生长成平衡态形貌(截三棱柱)的趋势;在1 350℃烧结温度下延长保温时间,WC晶粒出现了层-层结构台阶形貌。     

Co掺杂对粗颗粒、特粗颗粒WC粉末粒度与微观形貌的影响

以粗颗粒与特粗颗粒W粉为原料,研究了Co掺杂对粗颗粒与特粗颗粒WC粉末粒度与微观形貌的影响。结果表明,Co掺杂有利于WC粉末Fsss的提高与游离碳的降低,有利于得到单晶WC粉末。当Co掺杂量为w(Co)=0.035%时,WC粉末颗粒与晶粒形貌发生巨大变化,WC晶粒的结晶完整性明显改善,呈现明显的生长台阶与生长平面,但特粗颗粒WC粉末颗粒形貌的规则度较粗颗粒WC粉末的低。当碳化温度由1900℃提高到2000℃后,Co掺杂特粗WC颗粒表面出现大量WC纳米颗粒依附物。     

WC粒度、配碳量对WC-9%Ni硬质合金组织与性能的影响

采用Ni作为黏结相,通过粉末冶金工艺制备WC-9%Ni(质量分数)硬质合金,通过光学显微镜、硬度仪、X衍射分析仪等仪器,研究WC粒度、配碳量对WC-9%Ni硬质合金组织与性能的影响。结果表明：合金晶粒度受配碳量的影响较小,随WC粒度增大而增大;合金硬度随配碳量增加而降低,随WC粒度增大而降低。费氏粒度1.78μm的WC与费氏粒度2.4μm的WC制备的合金洛氏硬度最高分别为88.6HRA、87.5HRA,维氏硬度HV₃₀最高分别为11.9、11.0 GPa。合金矫顽磁力与比饱和磁化强度极低,合金断裂韧性随配碳量的增加而降低,随WC粒度增加而增加,抗弯强度受配碳量影响较小,随WC粒度增加而降低。     

WC碳量对WC-6%Ni硬质合金组织与性能影响

选用总碳含量为5.90%（不饱和碳,质量分数,下同）和6.15%（饱和碳）两种WC原料,分别配制WC-6%Ni硬质合金的橡胶混合料和石蜡混合料并压制成压坯,通过调整压坯的脱胶和脱蜡条件来改变合金的相对磁饱和,使合金具有二相（WC+Ni）或三相（WC+Ni+η和WC+Ni+C）结构,对比研究了在相对磁饱相当的状态下,不饱和碳化钨原料和饱和碳化钨原料对WC-6%Ni硬质合金的组织结构与性能的差异。结果表明：WC-Ni硬质合金的比饱和磁化强度较低,但仍然和WC-Co硬质合金类似可以作为衡量合金碳含量高低的指标,其极限相对磁饱和值约为90%左右;不饱和碳化钨原料由于W2C相的存在,制得的合金组织受碳含量影响敏感,极易出现异常粗大晶粒的情况;在无磁状态、且处于二相结构时,不饱和碳化钨原料制得合金的密度、硬度、抗弯强度都稍高于饱和碳化钨原料制得合金;在相对磁饱和约80%、且处于二相结构时,不饱和碳化钨原料制得合金的密度、硬度稍高于饱和碳化钨原料制得合金,但饱和碳化钨原料制得合金的抗弯强度比不饱和碳化钨原料制得合金高19.4%。生产实践中,应选用饱和碳的碳化钨原料生产WC-Ni硬质合金以获得均匀的组...     

两步碳化制备纳米WC粉末及其合金性能

研究了两步碳化工艺对氢还原/碳化制备的纳米WC粉末及其WC-Co合金性能的影响。结果表明,WC粉末的晶粒聚集和异常粗大颗粒主要是由于碳化初期钨颗粒因烧结合并增粗,而钨粉碳化不完全主要是由于碳化后期的温度偏低,利用先低温碳化后高温碳化的两步碳化工艺不仅能够有效抑制纳米颗粒烧结合并增粗,而且可以使钨粉充分碳化,得到颗粒细小、均匀,W2C含量极少的WC粉末;采用1120℃碳化加1180℃碳化的两步碳化工艺制备出的138 nm的WC粉末,W2C含量少于0.5%(质量分数),以其为原料制备的WC-Co烧结体显微组织结构均匀,为超细晶硬质合金,综合性能优良,洛氏硬度HRA高达93.7,抗弯强度高达4380 MPa。     

WC晶粒度对WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

研究了WC晶粒度对WC-10%Co硬质合金微观组织和性能的影响,讨论不同WC粒度对硬质合金烧结过程、组织结构和性能的影响作用。结果表明:烧结体收缩率随着WC粒度的增大先降低,后上升。随着WC粒度增大,硬质合金显微组织变粗,晶粒生长不规则,硬度也降低,而抗弯强度先降低后再增大。因此WC晶粒的粗细对硬质合金的性能有着重要的影响。     

热处理工艺对WC-10%Co粗晶硬质合金性能及微观结构的影响

本文采用淬回火及深冷两种热处理工艺,对WC-10%Co粗晶硬质合金进行烧结后的处理,分析了合金热处理前后的物理机械性能、WC平均晶粒度及分布、钴相分布离差系数、钴相平均自由程的变化以及钴相中钨、碳的固溶度,并对烧结态、淬回火态、深冷态合金进行花岗岩冲击磨损实验,研究了热处理对合金的微观结构及物理机械性能的影响。实验表明:通过淬回火、深冷处理的粗晶合金的密度、磁力、硬度、WC平均晶粒度及分布变化较小;淬回火处理的合金钴磁降低比较明显,深冷处理对合金钴磁几乎无影响;淬回火、深冷处理后的合金钴相离差系数较烧结态有略微增大,淬回火、深冷处理的合金钴相平均自由程较烧结态的合金均有所增加;淬回火处理使钨在钴相中的固溶度提高,深冷处理使钴相中钨的固溶度降低。冲击磨损实验证明,淬回火态的WC-10%Co粗晶合金具备最佳的耐冲击磨损性能,而深冷态的合金最差。     

冷却速度对WC-0.5%TaNbC-6%Co合金组织结构及性能的影响

本文采用SEM-EDS、SEM-EBSD等手段研究了冷却速率对WC-0.5%TaNbC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响,阐述了冷却速度对TaNbC固溶体形貌的影响规律,探讨了其作用机理。实验结果表明,随着冷却速度的增加,硬度增加,KIC呈小幅下降趋势。烧结合金表面Co含量随冷却速度的增加急剧减少。随着冷却速度增加,TaNbC固溶体聚集区域面积缩小,TaNbC固溶体聚集点增多,TaNbC晶粒间的取向差异增大。增加冷却速度可以增加液相过冷度,使得临界形核能降低,导致临界形核尺寸减小,同时形核率增大,其析出物将会体积缩小、数量增多,使得TaNbC固溶体呈分散分布。车削1Cr18Ni9Ti不锈钢实验结果表明,随着冷却速度的增加,WC-0.5%TaNbC-6%Co合金刀片的切削寿命呈先增加后下降趋势,在40℃/min时耐磨寿命最高。在相近的强度和韧性下,合金基体硬度的提高、TaNbC固溶体聚集改善以及合金基体组织结构均匀性提高,导致合金切削寿命提升。     

TiC添加对粗晶WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

选用WC、TiC为硬质相,Co为粘结相,通过湿磨、制粒、模压成形、压力烧结制备(90-x)%WC-x%TiC-10%Co(x=0, 3, 5)硬质合金。分析了TiC含量对粗晶WC-10%Co基硬质合金材料的微观组织结构、磁学性能和力学性能的影响。研究结果表明:三组硬质合金的微观组织结构取决于TiC的含量,添加TiC能起到细化晶粒的作用,在烧结过程中WC和TiC反应生成(Ti,W)C固溶体。随着TiC含量的增加,合金的钴磁、矫顽磁力和硬度均升高而断裂韧性下降。TiC含量为5%的WC-TiC-10%Co硬质合金的洛氏硬度(HRA)和断裂韧性分别为89.8和10.5 MPa·m~(1/2)。     

双峰WC制备的WC-6%Co粗晶硬质合金组织结构与性能关系的研究

本文以WC-6%Co硬质合金为研究对象,通过混合两种不同粒度的WC粉末获得双峰分布的WC粉末原料,研究了两组WC原料比例对WC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响规律,并对不同组织结构硬质合金中的WC晶粒生长、断口形貌进行了分析。结果表明:通过混合不同粒度的WC粉末,可以获得不同组织结构的粗晶WC-6%Co硬质合金,即均匀结构和非均匀结构硬质合金;粗晶WC-6%Co硬质合金中大WC晶粒因具有更大的生长驱动力而更容易粗化,粗大WC晶粒普遍是穿晶断裂;粗细WC晶粒在适当比例条件下,非均匀结构(双晶结构)硬质合金具有比匀晶结构更好的断裂韧性。     

(W,Ti)C的添加对WC-8%Co合金组织和性能的影响

采用粉末冶金的方法制备了不同Ti含量的WC-8%Co硬质合金。研究Ti含量对WC-8%Co硬质合金组织和性能的影响。采用金相显微镜与扫描电镜对合金的微观结构进行分析,并测量合金的物理机械性能。结果表明:随着Ti含量的增加,WC-8%Co合金的密度随之降低,硬度随之增加,矫顽磁力先增加后降低。与添加了(W,Ti)C的WC-8%Co合金相比,未添加(W,Ti)C的WC-8%Co合金具有高的冲击韧性与抗弯强度(50.5 kJ/m~2及3050 MPa)。当Ti含量为0.1%时,合金的冲击韧性与抗弯强度急剧降低,达到0.2%时,明显回升再增加,又有所降低。     

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。     

微量Ti元素的添加对中颗粒WC-8%Co硬质合金微观结构及机械性能的影响

以中颗粒原生WC粉、含有微量Ti元素的电解WC粉末及Co粉为原料,采用粉末冶金的方法分别制备原生WC-8%Co合金及电解WC-8%Co。在原生WC-8%Co中分别添加不同含量的Ti元素来探讨该元素对WC-8%Co合金微观结构与机械性能的影响,其中Ti元素以TiC的形式加入。测量合金的矫顽磁力、密度、硬度、抗弯强度及冲击韧性,使用金相显微镜、扫描电镜及X射线能谱仪对合金的微观结构进行分析。结果表明:电解WC-8%Co的抗弯强度与冲击韧性明显低于原生WC-8%Co合金。添加了微量TiC的所有WC-8%Co合金的硬度均大于原生WC-8%Co合金的硬度,且随着Ti含量的增加,合金的强度与冲击韧性呈现先降低后增加再降低的趋势。在电解WC-8%Co合金及添加TiC的合金中明显发现了第三相,随着TiC含量的增加,合金中的第三相由粗大状逐渐变成较小的近环状,第三相分布更均匀。     

碳含量对机制砂用WC-8%Co硬质合金显微组织和力学性能的影响

本文以机制砂用WC-8%Co硬质合金为研究对象,通过抗弯强度、断裂韧性、耐磨性、金相显微镜以及扫描电镜观察,探究了不同碳含量对硬质合金组织结构及力学性能的影响。实验结果表明:断裂韧性和抗弯强度随碳含量提高先升高后下降,耐磨性能随碳含量升高一直下降,当WC配碳为6.13%时合金具有良好的综合力学性能。对配碳量6.13%的WC-8%Co硬质合金显微组织进行观察,其晶粒发育完整,分布均匀,没有异常长大晶粒。     

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。     

不同粉末超音速火焰喷涂WC-10%Co4%Cr涂层的性能

对两种(粉末A、粉末B)及其按一定比例混合(粉末C)的WC-10%Co4%Cr的粉末特性进行了表征,以这三种粉末为原料,利用空气助燃的超音速火焰喷涂(HVAF,High Velocity AirFuel)制备了WC-10%Co4%Cr涂层,着重研究喷涂粉末粒径、WC颗粒大小等对涂层的喷涂沉积率、硬度、韧性、结合强度和耐腐蚀等综合性能的影响。研究结果表明:A粉末喷涂沉积率高且价格较低;B粉末制备的涂层具有较高的硬度和韧性等,综合性能更优,但价格较高;混合粉末C喷涂沉积率较高,涂层的硬度、韧性和抗中性盐雾腐蚀等综合性能优良,具有较高的性价比。