Pt催化作用下无氢碳化制备纳米WC粉及其烧结性能研究

针对无氢碳化中反应速率缓慢、颗粒长大的问题,在无氢碳化过程中添加少量Pt作为催化剂,制备纳米WC粉。采用热压烧结对WC粉进行烧结得到无粘结相硬质合金。研究了Pt添加对WC粉的形貌和烧结性能的影响,以及Pt和烧结温度对烧结样品的致密化,组织和力学性能的影响。结果表明,少量的Pt可显著降低无氢碳化温度,制备的WC粉粒径细小且均匀。随着烧结温度升高,无粘结相硬质合金的致密度增加,晶粒尺寸增大,硬度与断裂韧性增加,但烧结温度过高,出现异常长大晶粒和W₂C,导致无粘结相硬质合金的断裂韧性严重下降。最佳烧结工艺为,烧结温度1700 ℃,保温60 min,压力40 MPa,所得无粘结相硬质合金致密度达到98.8%,平均晶粒尺寸为263.6 nm,维氏硬度和断裂韧性分别为2887 kg.mm^_-2和7.1 MPa.mm^_1/2。     

中颗粒钨粉高温碳化制取粗晶碳化钨粉的研制

本文叙述采用中颗粒钨粉高温碳化制取粗晶WC粉的过程,探讨碳化和球磨破碎工艺对WC的性能影响,并对用中颗粒钨粉高温碳化制取的粗晶WC粉与传统工艺制取的粗晶WC粉生产的合金性能进行比较。     

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。     

纳米WC粉氢处理脱除游离碳的研究

将高碳含量的纳米WC粉末在氢气流中进行热处理脱除游离碳,研究处理温度、保温时间和H2流量等工艺参数对WC粉碳含量及粒度的影响.结果表明,在温度为940℃,H2流量为3.5L/min,保温时间为100min的工艺条件下,可以将碳含量由9.74%降低至6.20%,处理后纳米WC颗粒无明显长大.当处理温度高于970℃会导致WC化合碳损失而生成W2C相,并造成WC颗粒长大.     

原料形貌特性和高温梯度碳化工艺对纳米WC粉末及其WC-Co合金均匀性的影响

采用不同氧化钨原料,通过氢还原、高温碳化工艺制备纳米W、WC粉末,研究了氧化钨形貌特性对纳米W、WC粉体形貌、均匀性的影响.择优选取了高比表面特制蓝钨(SBTO),并结合新型高温梯度碳化工艺制备了纳米碳化钨粉末,研究了新型高温梯度碳化工艺对纳米WC粉体特性及超细晶WC-Co硬质合金性能的影响.通过比表面测定仪、费氏粒度...     

碳化温度及抑制剂的添加对超细WC性能的影响

将同一批超细钨粉,分成两组进行配炭,一组不添加抑制剂,另一组添加一定量Cr_3C_2和VC,分别将两组样品分成若干小样,在真空和氢气气氛中,采用不同温度进行碳化,分析不同WC样品粉末性能,并将1 200℃碳化的WC样品制备成钴含量为8%的硬质合金,比较合金性能及金相组织的差异。实验结果表明:在氢气气氛下,钨粉更易于碳化,碳化速度更快,WC的结晶更完整;碳化阶段添加抑制剂会抑制WC晶粒的长粗,但也抑制了WC晶粒生长的完整性;提高碳化温度可以改善WC的结晶完整性,WC的粒度也会随温度的升高而增大。氢气气氛碳化的WC制备成合金后晶粒度比真空碳化的WC粗,合金晶粒的均匀性更好,异常长粗的晶粒少;在碳化阶段添加抑制剂可以更好的抑制合金晶粒的长粗,同时也抑制了WC粉末晶粒结晶的完整性,从而导致合金在液相烧结阶段晶粒的异常长粗。     

纳米晶W粉和W-Ni-Fe预合金粉的制备

采用高能球磨法制备纳米晶W粉和W-Ni-Fe预合金粉，研究了不同的球磨材质包括硬质合金球(CCB)、钨球(TAB)和球磨转速、球料比及球磨时间等条件对球磨后粉末性能的影响。利用XRD，TEM和EDX分析球磨后粉末的晶粒尺寸、晶格畸变、形貌、结构变化及颗粒成分变化。结果表明：高能球磨法可制得10nm～80nm的W粉和W-Ni-Fe预合金粉，纳米级颗粒含量达80％以上。相同材质的钨球制得的纳米粉末综合性能较好。球磨过程中，粉末保持颗粒状结构，纳米级粉末颗粒形状最终趋于等轴化。     

W粉球磨时间对W粉、WC粉及其制备的合金性能的影响

本文通过对粗、细两种W粉进行球磨,研究不同球磨时间下W粉粒度、形貌及亚晶尺寸的变化,再制备成WC及合金,观察其对WC及合金性能的影响。试验结果表明:随着W粉球磨时间的延长,细W粉中的团粒和粗W粉的聚集体先破碎或分离,随后钨晶粒在球的冲击下发生变形,特别是粗大钨晶粒中形成许多位错、裂纹等缺陷,导致亚晶尺寸不断变小。球磨后钨晶粒中存在的位错和表面裂纹在碳化开始时可有效提高碳原子向W粉颗粒内部的扩散速率,但这种影响随碳化温度提高或碳化时间的延长而不断减弱。随着W粉球磨时间的延长,其合金的磁力值均呈增加,表明合金中WC的晶粒度不断减小,但晶粒度的变化幅度不大;球磨时间对合金其它性能没有明显影响。长时间球磨粗W粉中出现少量扁平的W粉颗粒,在其制备的WC粉中也能发现,这可能是粗晶合金的金相组织中长条状晶粒数量增加的原因。     

水溶化学法制备纳米WC/Co复合粉工艺探索

本文通过实验探索了水溶化学法制备纳米WC/C0复合粉工艺,研究了影响喷雾转换、锻烧、碳化和调碳的工艺因素,找到了满足纳米WC/Co复合粉制备的工艺参数。在Kear等人的经典合成技术中,碳化钨钴纳米复合材料是由喷雾转化水溶液的化学计量量的水溶性钨源和钴源,然后用流化床通氢将钨钴氧化物还原为金属钨和钴,之后在一个充满CO/CO2的气体环境中将金属钨和钴碳化成纳米WUCo复合粉末。本研究不同于Kear等人的处理方法,涉及的WC/C0使用水溶性溶液钨、钴和碳前躯体加工的纳米复合材料,大量的WGCo纳米复合粉体是将钨、钴和碳在分子级水平上混合制备成一个复杂的前驱体粉末的独特方案,前驱体粉末在煅烧炉充满惰性气体约100撕00cC的温度下转化成一个含有W-Co-C-0的预复合粉粉末,随后在碳化炉低于1000℃的温度下碳化。实验表明,水溶化学法生产的纳米WC/Co复合粉较常规方法,具有晶粒细而均匀、流动性好等特点,更适于高性能硬质合金的生产。     

氧化钒制取碳化钒的热力学分析

采用热力学的方法对以五氧化二钒为原料制取碳化钒的工艺过程进行了分析,分析表明:钒氧化物的转化过程中遵守逐级还原理论。钒氧化物碳化过程中,不转化为金属钒,直接转化为碳化钒。在钒氧化物的转化过程中,应尽可能使其转化为二氧化钒。若采用气相还原碳化的方法,可通过调节气体的流量、配比、还原与碳化工艺参数进行质量控制。     

3Cr2W8V钢用于冷挤压模

通过一个冷挤压零件实例,说明模具选材应根据模具负荷特征、失效形式进行。热作模具钢3Cr2W8V用于冷挤压模取得明显效果。     

3Cr2W8V钢轧辊早期失效原因分析

3Cr2W8V(H21)钢是典型高热强性热作模具钢,至今已应用70余年,是我国热作模具钢的传统用钢,应用极为广泛,要求高承载力、高热强性和高耐回火性的压铸模、热挤压模和压型模等模具,常选用此钢种。由于模具和高温工件长期接触,使模具本身温度升高,易造成模具工作面塌陷、磨损、表面     

3Cr2W8V模具钢低温盐浴渗铬复合热处理

研究了3Cr2W8V钢的低温盐浴渗铬工艺,分析了渗铬层的金相组织、结构和力学性能,并进行渗铬层的耐磨实验。结果表明,3Cr2W8V钢在经过低温盐浴渗铬复合处理后可以获得良好的渗铬层及优异的耐磨性。     

压铸模用钢3Cr2W8V热处理工艺改进及应用

基于压铸模用钢3Cr2W8V的成分及性能特点,分析了3Cr2W8V传统热处理工艺的不足.结合生产实践,对压铸模用钢3Cr2W8V的热处理工艺进行了改进,针对压铸模具的应用条件,提出了几种不同热处理工艺方案.经生产实践检验,改进后的热处理工艺方案合理、科学,具有经济性和应用价值.     

W9Mo3Cr4V

W9Mo3Cr4V（简称W9）钢是以中等含量的钨为主,加入少量钼,适当控制碳和钒含量的方法来达到改善性能、提高质量、节约合金元素的目的的通用型钨钼系高速钢。冶金质量和工艺性能兼有W18Cr4V钢（简称W18）和W6Mo5Cr4V2钢（简称M12）的优点,并避免或明显减轻了二者的主要缺点。这是一种符合我国资源和生产条件,具有性价比优良,良好综合性能的通用型新钢种。     

3Cr2W8V形变氮碳共渗研究

研究了3Cr2W8V热模具钢形变-氮碳共渗后的组织和力学性能.结果表明,形变方式不同,体现出不同的形变硬化趋势.小形变量使渗层深度增加,形变量加大渗层深度减少.塑性变形对渗层的白亮层和脉状氮化物形态有一定程度的影响.断口分析发现较小的塑性变形会使渗层韧性有所改善.     

Synthesis of Al2O3／WC powder by aluminothermic reduction and carbonization method

Al2O3/WC powder was synthesized by means of aluminothermic reduction-carbonization with metallic Al powder, yellow tungsten oxide and carbon black or graphite as raw materials under the protection of coke granules.The effects of Al2O3 content, temperature, C/WO3 molar ratio, and atmosphere on the synthesis of Al2O3/WC powder were studied. The results show that the relative content of WC and W2C is strongly influenced by the factors mentioned-above. Carbon black has higher reactivity than graphite. Al2O3-WC composite is easier to obtain under the protection of coke granules than under argon atmosphere. The CO in the coke layer can easily react witht ungsten to form WC and to transfer from W2C to WC.     

3Cr3Mo3W2V钢贝氏体转变的研究

以国产新型热作模具钢３Ｃｒ３ＭｏＷ２Ｖ为试验材料,通过光学显微镜和透射电镜,研究分析了３Ｃｒ３Ｍｏ３Ｗ２Ｖ钢贝氏体的组织类型,形态及转变机制,为该钢生产上广泛使用提供理论依据。     

Thermodynamic analysis of Na-S-Fe-H2O system for Bayer process

Thermodynamic diagrams of Na-S-Fe-H₂O system were constructed to analyze the behavior of sulfur and iron in the Bayer process. After digestion, iron mainly exists as Fe₃O₄ and Fe₂O₃ in red mud, and partial iron transfers into solution as Fe(OH)₃^-, HFeO₂^-, Fe(OH)₄^- and Fe(OH)₄^2-. The dominant species of sulfur is S^2-, followed by SO₄^2-, and then SO₃^2- and S₂O₃^2-. The thermodynamic analysis is consistent with the iron and sulfur species distribution in the solution obtained by experiments. When the temperature decreases, sulfur and iron can combine and precipitate. Controlling low potential and reducing temperature are beneficial to removing them from the solution. XRD patterns show that NaFeS₂·2H₂O, FeS and FeS₂ widely appear in red mud and precipitates of pyrite and high-sulfur bauxite digestion solution. Thermodynamic analysis can be utilized to guide the simultaneous removal of sulfur and iron in the Bayer process.     

强流脉冲电子束表面合金化热应力耦合场数值模拟

根据强流脉冲电子束表面合金化的特点,建立了相应的数学物理模型,以3Cr2W8V模具材料为基体,以Al为合金化元素,对电子束照射材料表面所产的热应力进行了数值模拟,并将数值模拟分析结果与实验结果进行了对比分析,结果表明:有限元模拟显示3Cr2W8V电子束合金化Al样品(Al层厚度t=2 μm)冷却后的表层4μm范围内的点残余拉应力达到材料的屈服极限750 MPa,理论上材料将发生屈服.通过金相观察,样品表面有大量熔坑形貌,但并未出现明显裂纹,说明3Cr2W8V样品表面屈服形式主要为熔坑.另外,3Cr2W8V材料表层10 μm范围内主要受残余拉应力,残余拉应力大小约为650 ～ 750 MPa.随着深度的增加,残余拉应力值急剧减小,并在距离表层20μm处受最大残余压应力,最大残余压应力值约为120 MPa,并随着深度的继续增加,残余压应力值缓慢减小.