超细晶硬质合金用原料Co粉的选择

除球磨时间、碳含量、抑制剂及烧结方式对超细晶硬质合金的性能影响较大外,WC粉和Co粉原料的选择也对超细晶硬质合金有重要的影响。采用不同球形度、氧含量和硫含量的Co粉作为粘结相,在相同的工艺条件下,制备成分相同的超细晶硬质合金。通过考察制备合金的抗弯强度(TRS)、断裂韧性(KIC)和HV30等力学性能,评定不同Co粉对合金性能的影响。结果表明:在相同的工艺条件下,随着球形度增加,Co粉在混合料中分布更均匀,合金的TRS随之提高,但硬度和KIC变化不大;合金的TRS和硬度随着Co粉松装密度的增大略有下降;Co粉中氧含量及杂质(如S等)含量对超细晶硬质合金性能影响重大,过量的氧和杂质能使超细晶硬质合金综合性能大幅降低。     

石墨烯含量对WC-6Co硬质合金组织与性能的影响研究

采用分步真空球磨+热压烧结法,在WC-6Co硬质合金中添加不同含量的石墨烯,制备了新型硬质合金刀具材料,并对其进行物相组成、显微组织、力学性能和耐磨损性能的分析。结果表明,随石墨烯含量增加,新型硬质合金刀具材料的表面硬度、力学性能和耐磨损性能均先提高后下降。新型硬质合金刀具材料的石墨烯含量优选为2%,表面HV硬度达2 842;与商业WC-6Co硬质合金刀具材料相比,新型硬质合金刀具材料的横向断裂强度提高143%,磨损体积减小71%。     

Co对原位合成WC-6Co复合粉末制备 高性能硬质合金的影响

将原位合成的WC-6Co复合粉末添加到300 L、转速50 Hz滚动球磨中湿磨,添加Co粉、晶粒长大抑制剂、石蜡、酒精,湿磨48 h,卸料、过孔径45 μm筛,采用闭式压力喷雾干燥塔制备得到WC-7Co~WC-15Co混合料粉末,对制备混合料粉末形貌、粒度分布、物相、成分进行分析,结果表明:添加Co粉配成WC-Co混合料,当混合料的Co质量分数超过10%,团聚现象明显增强,团聚颗粒明显增大;随着添加Co粉质量分数增加,混合料中氧质量分数增高,松装密度不断减小.将制备得到的WC-7Co~WC-15Co混合料掺成型剂,挤压成型,低压烧结等工序制备超细YG7X~YG15X硬质合金.研究添加不同Co质量分数WC-6Co复合粉末制备YG7X~YG15X超细硬质合金,Co对制备硬质合金的金相组织、形貌、物理力学性能的影响,结果表明:随着添加Co质量分数增加,制备的超细硬质合金硬度、密度不断降低,抗弯强度和断裂韧性先增大、后减小;制备的超细YG7X硬质合金的硬度最高HV₃₀为2 150,抗弯强度最低为3 200 MPa;制备YG10超细硬质合金的抗弯强度最高为4 950 MPa,断裂韧性最高为11.8 MPa·m1/2.      

烧结工艺对低Co超细晶硬质合金性能的影响

低Co超细晶硬质合金具有比常规的超细晶硬质合金更高的硬度、耐磨性、红硬性,在精密机械、加工刀具、特种耐磨材料及零件、拉拔模具等领域有其独特的优势和广泛的应用。本文以超细WC粉和球形Co粉为原料,采用真空烧结或低压烧结制备低Co超细晶硬质合金。采用低压烧结技术可成功制备出硬度为2110 HV30,矫顽力为55.7 kA/m,抗弯强度为2 250 MPa的低Co超细晶硬质合金。采用SEM、金相显微镜、维氏硬度计、矫顽磁力仪、材料实验机等研究烧结工艺对合金显微组织和物理机械性能的影响。结果表明:提高烧结温度或采用低压烧结,可以使低Co超细晶硬质合金中的孔隙度减少,强度提高。低压烧结制备的合金晶粒度大于真空烧结制备的合金晶粒度,但是采用真空烧结制备的合金中易出现WC晶粒异常长大现象。     

Y_2O_3对YG10超细硬质合金组织和性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备YG10超细硬质合金。研究了Y2O3含量对YG10硬质合金组织结构、磁学性能和机械性能的影响。研究发现:Y2O3的加入可提高合金致密度、硬度和抗弯强度,随着含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低。加入质量分数为0.4%,球磨时间为120 h的Y2O3,YG10超细硬质合金的综合性能最佳,平均粒度为0.3μm,硬度达到92.4 HRA,抗弯强度达到1950 MPa。     

Ce和Y对YG6硬质合金组织及性能的影响

以白钨为原料,采用常规硬质合金烧结工艺制备了稀土WC-6%Co硬质合金,通过XRD、SEM以及性能测试等方法研究了稀土对合金组织结构、磁性能及力学性能的影响。结果表明,添加0.12%(质量分数)Ce或Y有利于Co相分布均匀且提高了α-Co相的比例,Ce-YG6和Y-YG6合金钴磁分别达到了5.28%和5.35%;YG6合金晶粒得到细化,Y-YG6合金平均晶粒尺寸为0.92μm;Y-YG6合金的硬度、抗弯强度和断裂韧性分别达到了HRA92.5、2610 MPa和13.26 MPa·m~(1/2),分别提高了1.65%、50.61%和11.24%;稀土YG6硬质合金的矫顽磁力最大增幅达24.14%;稀土与合金中的Ca、Si、S和O等杂质元素反应形成的化合物起到净化晶界和相界的作用;添加稀土后,白钨制备的YG6合金性能优于黑钨制备的YG6合金性能。     

添加TaC和Y2O3对超细YG6硬质合金组织及性能的影响

研究了在不改变原有晶粒长大复合抑制剂Cr3C2/VC组成及含量基础上,再添加不同量TaC和Y2O3对YG6超细硬质合金力学组织和性能的影响.结果表明,TaC能明显抑制YG6合金晶粒的长大;添加0.1％TaC并在1 380℃下加压烧结制备的YG6合金,其致密度、硬度、抗弯强度均达到最大值,分别为99.88％、HRA 93.8和1 800 MPa.添加0.1 ％Y2O3也可抑制YG6合金晶粒的长大,但对合金其他方面的影响不明显.     

脉冲磁场对YG8硬质合金组织及性能的影响

以不同磁场强度(0.5 T、1.0 T和1.5 T)的脉冲磁场处理YG8硬质合金试样,研究脉冲磁场对硬质合金显微组织、力学性能及其刀具切削性能的影响。结果表明,随着脉冲磁场强度的提高,硬质合金试样硬度和横向断裂强度均逐渐提高,同时硬质合金刀具的切削性能也逐渐提高。脉冲磁场为硬质合金内的位错运动提供了驱动力,使位错更容易增殖和滑动,形成高密度的位错胞,从而使材料力学性能显著提高,刀具切削性能改善。     

粗WC颗粒对低钴硬质合金组织与性能的影响

以粒度为5μm的粗WC颗粒和粒度为1μm的细WC颗粒为原料,采用6种不同的粗/细颗粒质量配比,通过低压烧结制备Co含量(质量分数,下同)为7%的低钴WC–Co硬质合金,测试材料的抗弯强度、断裂韧性和硬度,并采用扫描电镜(SEM)观察材料的微观组织、弯曲断口形貌及裂纹扩展情况,研究粗颗粒WC含量对低钴硬质合金组织与性能的影响。结果表明,随粗颗粒WC含量增加,WC晶粒度的分布表现为明显的双峰结构特征,从合金的弯曲断口观察到裂纹偏转以及穿晶断裂数量显著增加,以此阻碍裂纹扩展,从而提高合金的韧性。合金硬度随粗颗粒WC含量增加而下降。当粗颗粒含量(质量分数)为50%时,WC-7%Co硬质合金具有较好的综合力学性能,其硬度(HV30)为15.9 GPa,抗弯强度和断裂韧性分别为2 490 MPa和11.39 MPa·m1/2。     

微波烧结粗晶低钴YG硬质合金存在的脱碳问题及其改进

采用常规微波烧结法制备WC-Co硬质合金时,表层区域出现严重的脱碳现象,导致表层和中心区域的组织显著不同,即产生核壳结构,对合金的力学性能造成不利影响。本文作者以WC粉和Co粉为原料粉末,采用微波烧结法制备88%WC-12%Co(YG12)和94%WC-6%Co(YG6)硬质合金,在混料时添加炭黑,避免合金中脱碳相的生成。检验表明:当炭黑添加量(质量分数)接近0.2%时,YG12和YG6的抗弯强度(TRS)分别达到3 109和2 642 MPa;硬度(HRA)分别为88.7和89.8。此时,合金表面和中心区域具有一致的显微组织结构,没有发现脱碳相η(W3Co3C)。但当炭黑添加量超过0.2%时,大量析出的石墨相对合金的力学性能,尤其对硬度产生不利影响,当炭黑添加量为0.4%时,YG12和YG6的抗弯强度分别只有2 465 MPa和2 213 MPa。     

WC-(Co-Al)硬质合金的研究

研究采用反应烧结制备以Co3 Al代Co作为粘结金属的硬质合金技术。对制得的硬质合金进行了组织结构的观察及性能测定。结果表明 ,铝的加入有助于烧结过程中WC晶粒的细化和均匀化 ,制得了WC晶粒均匀的超细硬质合金。与相同粘结剂含量的钴粘结硬质合金相比 ,在耐腐蚀和高温抗氧化性方面 ,Co Al硬质合金表现出明显的优异性能。研究发现 ,在烧结中由于发生Co Al的激烈化合反应而导致孔隙的形成。采用低压等静压烧结或烧结后进行低压等静压处理可降低孔隙度提高合金的力学性能     

Co含量对硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了不同Co含量的硬质合金材料.在常温下测量了材料的力学性能,并通过XRD、SEM等方法对材料的相结构、组织形貌等进行了分析.结果表明,随着co含量的增加,显微组织中粘结相Co的平均自由程λy,增加,WC晶粒邻接度C降低,材料的抗弯强度上升而硬度下降.     

梯度硬质合金结构与性能的关系

采用真空烧结-渗碳处理工艺制备了梯度结构硬质合金,通过力学性能测试、物理性能测试和光学显微分析研究了渗碳处理前的真空烧结工艺和渗碳处理时间对合金抗弯强度、冲击韧性、密度、矫顽磁力以及表层双相区厚度的影响。结果表明:在渗碳的开始阶段,合金的抗弯强度、冲击韧性以及表面硬度均随渗碳时间的延长而增大;继续延长渗碳时间,合金的力学性能开始下降;合理控制渗碳时间以便得到适当厚度的WC+Co两相区是获得高性能梯度结构硬质合金的关键因素之一;在渗碳过程中,合金的矫顽磁力和密度随渗碳时间的增加而下降,表层WC+Co两相区的厚度随渗碳时间的增加而增加。     

Ni含量对WC-Co-Ni硬质合金的力学性能和耐腐蚀性能的影响

以WC、Co和Ni为原料,采用粉末冶金法制备不同镍钴比的硬质合金试样,研究了试样的微观组织,分析了试样的硬度、耐磨系数、抗弯强度和断裂韧性等力学性能,并通过电化学实验探究其耐腐蚀性能。结果表明,随着Ni含量的增加,WC-Co-Ni硬质合金的硬度、耐磨系数及抗弯强度均持续降低,断裂韧性先增加后降低。成分为WC-10%Co、WC-9%Co-1%Ni和WC-7%Co-3%Ni的三组试样的微观晶粒组织较为均匀细小,而其余试样微观晶粒组织粗大。通过在pH=7的3.5%NaCl溶液中的电化学实验可知,随着Ni含量的增加,WC-Co-Ni硬质合金试样的耐腐蚀性能增强。WC-7%Co-3%Ni合金试样的综合力学性能最佳,同时考虑到试样的耐腐蚀性能,优化配方后的合金可以更好地提高盾构刀具的工作寿命。     

超细晶WC-10Co硬质合金制备的主要影响因素

利用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）以及力学性能测试分析,研究了不同粒度的WC和Co原始粉末经不同时间球磨后的微观形貌;并对球磨后的复合粉末添加不同配比的晶粒抑制剂,进行真空热压烧结制备了超细晶硬质合金,考察了不同配比的晶粒抑制剂对超细晶硬质合金组织和力学性能的影响。结果表明,使用原始细颗粒粉末,经较短时间的球磨处理就可以达到较好的细化效果;复合添加VC＋Cr3C2或VC＋TaC晶粒抑制剂对硬质合金晶粒的细化效果明显好于单一添加VC的细化效果;添加Cr3C2后WC晶粒呈近圆形,且硬质合金抗弯强度有明显提高;添加TaC后的WC晶粒呈三角形或四边形,促进了硬质合金的硬度提高。     

压力辅助临界液相烧结WC-0.6VC-10Co超细硬质合金的微观组织结构和性能

用真空热压法在 12 80～ 13 2 0℃温度范围内烧结制备了WC 0 .6VC 10Co超细硬质合金。微观组织结构和性能评价结果表明 :从国际市场上购买到的超细WC和Co粉 ,经过适当的粉末冶金工艺过程和 13 0 0℃以上压力辅助烧结可获得完全致密化的合金。致密化合金中的WC晶粒尚未明显生长 ,其平均晶粒间距为 169～ 179nm ,合金的维氏硬度值均超过了HV30 2 0 0 0 ;随烧结温度的升高 ,合金的Palmqvist断裂韧性增加 ,13 2 0℃热压样品的Palmqvist韧性值可达 5 17N·mm- 1 。在高分辨场发射扫描电镜下观察到的“WC晶粒团簇”现象 ,造成Co粘结相微观分布不均匀。对实验结果的分析和讨论有助于理解超细硬质合金烧结过程的机制和进一步优化其制备工艺过程。     

TiC含量对WC-8Co超细晶硬质合金力学性能和微观组织的影响

采用放电等离子烧结技术制取不同TiC含量的WC-8Co硬质合金。分析了TiC含量对WC-8Co基硬质合金刀具材料的致密度、力学性能和微观组织的影响。实验结果表明,随着TiC含量增加,WC-8Co硬质合金常温综合力学性能先提高后降低,添加5%(质量分数)TiC的WC-8Co硬质合金具有较好的综合力学性能。当烧结温度和压力分别为1 250℃、50 MPa时,WC-5TiC-8Co硬质合金材料致密度、维氏硬度、断裂韧性以及室温下的抗弯强度分别达到98.85%、19.49 GPa、9.46 MPa·m^1/2和1 893 MPa。硬质合金致密化烧结曲线和组织显微形貌的分析结果表明,随着TiC含量增加,硬质合金的致密化烧结的起始温度向更低的温度偏移,Co相流动性变差,从而导致致密化烧结条件变差。试样中孔隙增多,是硬质合金维氏硬度和力学性能下降的主要原因。     

放电等离子烧结不同粒径匹配的WC-Co混合粉末

采用一种包括混合粉末真空预处理和放电等离子烧结(SPS)的新型烧结技术,制备超细晶WC-10Co硬质合金块体。采用场发射扫描电镜观察硬质合金的形貌和晶粒组织,采用三点弯曲法测量试样的断裂强度,利用显微硬度仪测量维氏硬度HV30且据此估算试样的断裂韧性KIC,并与真空烧结和直接SPS试样进行对比,同时还研究初始粉末中WC粉与Co粉的粒径匹配对SPS块体的显微组织和力学性能的影响。结果表明,与真空烧结和直接SPS相比,此种方法制备的WC-10Co合金晶粒细小、组织均匀,具有优异的综合力学性能,尤其是强度明显提高,硬度为1608HV30,断裂韧性为14.0MPa.m1/2,横向断裂强度为3100MPa;WC和Co粉末的粒径匹配对SPS块体的显微组织和力学性能具有较显著的影响。     

梯度结构硬质合金涂层刀片切削性能研究

研究了梯度结构硬质合金涂层刀片和无梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能．并对不同钴含量梯度结构硬质合金刀片的切削性能进行了对比实验。实验表明：具有梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能比无梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能优良；达到同一磨损高度hB=0．15mm时，前者的切削寿命较后者提高了近一倍；同时随着合金钴含量增多，硬质合金刀片的切削性能提高。     

填充材料成分对YG30/焊缝界面区组织及硬度的影响

选用不同成分Co—Fe—C合金作为填充材料，对YG30硬质合金与45钢进行了TIG焊试验。通过扫描电镜、X射线衍射、显微硬度分析了YG30／焊缝界面区的相组成、组织和硬度分布。结果表明，填充材料在Fe—C合金的基础上，适当增加Co含量可以减少或抑制η相形成。当填充材料中Co含量为73％（质量分数）时，YG30／焊缝界面区没有η相形成。随着填充材料中Co含量的增加，YG30／焊缝界面区硬度过渡平缓。