Mo含量对烧结WC-CoCrCuFeNiMo_x硬质合金性能的影响

以CoCrCuFeNiMo_x高熵合金粉末为粘结相,通过粉末冶金压制、烧结工艺制备WC-6 mass%CoCrCuFeNiMo_x硬质合金,并研究了高熵合金粘结相中Mo含量的不同对合金性能的影响。结果表明,WC-6 mass%CoCrCuFeNiMo_x硬质合金在1380℃烧结后所获得的合金物相主要由WC相和FCC面心立方相组成。随着烧结温度的提高,粘结剂的FCC相消失,其主要原因可能是温度升高,高熵合金粘结相中各元素的扩散得到加强,且Mo的加入使元素间的扩散混乱,致使其出现无序相,导致XRD探测不到具体的FCC面心相。此外,随着Mo含量的增加,粘结相中的混乱度增加,致使其溶解的W和C原子数量降低,减缓WC溶解-析出速率,有效抑制了WC晶粒的长大,使WC-6 mass%CoCrCuFeNiMo_x硬质合金的WC晶粒尺寸随Mo含量的增加呈变小的趋势。同时,Mo含量的增加会强化粘结相,使合金的硬度及抗弯强度提高。     

WC晶粒离散度对WC-Co硬质合金断裂韧性的影响

硬质合金的平均晶粒度影响着合金的使用性能,而硬质相粒度分布对合金性能的影响较少报导。本文选用经典工艺制备的4批粘结相质量分数6%、平均晶粒度为1.6μm、不同WC晶粒离散度试样,1批网状合金试样,1批粘结相质量分数8%、平均晶粒度为1.6μm、WC晶粒高离散度试样,通过Palmqvist压痕实验测定其断裂韧性来研究WC晶粒离散度对硬质合金断裂韧性的影响。结果表明,经典试样WC晶粒离散系数由0.425 8增大至0.533 7时,断裂韧性由15.7 MPa·m~(1/2)降至11.6 MPa·m~(1/2),维氏硬度基本保持1 420 HV30左右;粘结相含量、平均晶粒度及维氏硬度相同的网状结构硬质合金,其WC离散系数为0.653 6时,Palmqvist压痕断裂韧性高达16.0 MPa·m~(1/2);粘结相质量分数为8%的试样,其WC离散系数为0.612 1,维氏硬度为1 350 HV30,断裂韧性仅为12.5 MPa·m~(1/2)。离散度小的硬质相分布及特别的微观结构设计都可以在不降低硬度的情况下提升合金的韧性。     

WC粒度对梯度硬质合金组织和性能的影响

由于不同材料的热膨胀系数不同,涂层在冷却过程中可能因为热应力不同而产生裂纹,表面富粘结相的梯度硬质合金基体因粘结相含量高,韧性好,能有效吸收裂纹扩展时的能量,延长涂层刀具的使用寿命。为了研究WC晶粒度对梯度硬质合金的组织及性能的影响,制备了三种WC粒度的硬质合金。采用XRD和SEM对梯度硬质合金的相成分、微观组织进行了分析。实验结果表明,三种WC晶粒度的硬质合金表面均形成了梯度层。随着WC晶粒度的增大,梯度层厚度减小,抗弯强度和断裂韧性增大。三种梯度硬质合金表层显微硬度分布趋势相似。当WC晶粒度较小时,梯度硬质合金无梯度的合金芯部断裂形式均以沿晶断裂方式为主,随着WC晶粒度的增加,穿晶断裂方式增多;梯度表层出现了Co相变形和撕裂形貌,存在蜂窝状的韧性花样。     

Ni3Al添加量对WC-Co硬质合金中WC晶粒形状的影响

采用粉末冶金制备技术,以粗WC粉末、Co粉和WC＋Ni3Al预合金粉末为原料制备出WC-40vol％（Co—Ni,Al）硬质合金。利用扫描电镜和透射电镜研究了不同NbAl含量对WC-40vol％（Co—Ni3Al）硬质合金中WC晶粒形状的影响规律。结果表明：W在Co粘结相中的固溶度接近25．4wt％,而W在Ni,Al粘结相中的固溶度接近9．5wt％,随着NbAl含量的增加,粘结相对W的固溶度减小,合金中的WC晶粒圆钝和细小;WC晶粒表面上出现明显的台阶。相应的,延长烧结时间,WC—Co—Ni3Al硬质合金具有与WC—Co硬质合金相同的WC生长行为,WC-40vol％（Co—Ni3Al）硬质合金中的WC晶粒表面上的台阶处出现明显的刻面。     

镍含量对超细WC-Ni-VC-TaC硬质合金结构和力学性能的影响

采用放电等离子烧结(SPS)方法,结合使用VC和TaC晶粒抑制剂,制备Ni质量分数为6%~10%的超细WC-Ni硬质合金。研究表明,所制备WC-Ni-VC-TaC硬质合金WC晶粒在0.2~0.4μm;合金中含有大量微孔,但微孔大小随合金中粘结相Ni含量增加而减小。且随合金中Ni含量增加,合金中WC晶粒略有增长,合金相对密度先减小后增大,硬度由24500MPa逐渐减小到18600MPa(HV1),但抗弯强度却由1600MPa增大到2140MPa。     

WC碳量对高钴硬质合金性能与硬质相晶粒度的影响

本文通过选用碳含量不同的WC原料配制成4组WC-22%Co高钴硬质合金,采用物理性能检测、光学金相等分析方法,对比研究了不同碳含量WC对WC-22%Co高钴硬质合金烧结后的性能和硬质相粒度的影响。结果表明:在所有方案中,原料WC中碳质量分数为5.97%时,合金抗弯强度最高,达到2 590 MPa,但合金金相组织不均匀,粗大WC晶粒数量较多,WC粒度分布最宽;随着原料WC碳含量的增加,合金金相组织趋于均匀化,粗大晶粒数量逐渐减少且WC晶粒粒径离差系数同步减小,并在WC碳质量分数为6.14%时WC晶粒粒径离差系数出现最小值,为0.475 7。     

硬质合金弯曲疲劳性能研究

制备5种不同WC晶粒度和粘结相含量牌号硬质合金试样,其中牌号A～D试样进行3点弯曲疲劳S-N曲线测试,试验表明硬质合金低周疲劳性能与横向断裂强度具有一致性,高粘结相含量试样在同应力疲劳循环次数波动性小于低粘结相含量硬质合金。对疲劳断裂试样进行断口形貌特征分析,低晶粒度和低粘结相硬质合金疲劳裂纹出现在WC晶粒聚集或粗大WC晶粒处,断口形貌特征与静态断口形貌特征相似,疲劳特征不明显。大晶粒度和高粘结相硬质合金疲劳特征明显,粘结相Co出现较多韧窝,表面出现疲劳条纹,随循环周次增加,疲劳条纹越窄,粘结相Co韧窝串联,无法维持对WC颗粒粘连,导致其碎裂和剥落。同一应力水平作用下,随循环周次的增加粘结相Co受到的塑性变形越大,韧窝特征越明显,WC晶粒破碎或剥落越严重,孔隙越多。另对牌号A和牌号E不同工艺制备的试样进行同一应力下疲劳性能对比试验,结果表明不同的制备工艺与处理工艺对硬质合金疲劳性能有较大影响,且与后续使用性能有较强的对应性。     

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。     

高线轧制用硬质合金辊环材料的组织与性能

硬质合金辊环材料的组织与性能对钢厂制定配辊方案具有很大的参考价值。本文分析了硬质合金辊环材料的组织和性能特点。其组织与性能由材料中粘结相的含量和WC晶粒大小决定,采用粗晶WC为原料,合金的断裂韧性可达18MPa·m1/2以上,合金的WC晶粒度可达4～5μm,导热率为85～110W/(m·K);减少合金WC/WC界面和WC/Co界面以及WC颗粒的聚集区,可有效地减少热疲劳裂纹源的存在数量,能在一定范围内改善合金韧性和提高合金的抗疲劳性能;合金的磨损性能与粘结相含量、WC晶粒分布和尺寸有很大关系。从WC原料的选择、WC形貌、合金结构和功能材料的应用等方面综述了辊环材料的研究进展,提出了今后研究应重点关注动平衡检测技术在高速轧制技术中的应用、利用计算机对轧制过程中辊环的温度场和应力场进行模拟及磨损机理等方面。     

Ni含量对粗晶WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响

以WC-10%(Co+Ni)硬质合金为研究对象,在相同含量的Co+Ni粘结相中采用不同的钴镍比来研究Ni含量对WC-Co-Ni硬质合金组织和性能的影响。结果表明随Co+Ni粘结相中的镍含量的增加,合金中显微组织结构中的粘结相的分布均匀性变差;WC晶粒的尺寸和圆度增大。合金的强度性能结果表明WC-(Co+Ni)硬质合金在粘结相质量分数为60%Co-40%Ni时抗弯强度出现最大值;随Ni含量的增加,WC-(Co+Ni)硬质合金的硬度值相差不大,但呈下降趋势;合金的密度几乎没有变化;合金的钴磁降低,磁力呈现先增后降。