硬质合金随机堆垛结构(Ⅲ)孔隙、间隙及皱缩

通过热力学分析和计算及电子显微镜观察．发现了硬质合金中存在着堆垛间隙和堆垛孔隙,这是不可抗拒的趋势。通过非均质形核理论．发现了硬质含金中有限量Co相情况下．Co相发生皱缩现象．其特征是点状、链状及块状皱缩．另外WC－Fe、WC－Ni、WC一Co、W－Cu合金也有类似的不可抗拒的皱缩现象。这种由皱缩产生的极微细间隙则是实测强度远远低于理论计算强度的成因。通过电镜观察发现了非均质形核中点阵匹配理论的例证,证实了WC与Co结合是Co立方晶系。硬质合金中溶解析出发生的场所基本上是原址不动;合金中的Co相与WC不可能均质的混匀,不可避免地会发生钴池和晶界熔合。从而论证了硬质合金随机堆垛结构理论是正确的。     

WC-Ni-Fe-Mo硬质合金的微观结构与性能研究

本文采用低压烧结的方式制备了性能良好的 WC–Ni–Fe–Mo 硬质合金,研究分析了不同 Mo 添加量对 WC–Ni–Fe硬质合金组织性能的影响。结果表明：不同 Mo 添加量对 WC–Ni–Fe 硬质合金的微观结构与性能有着显著地影响。添加微量的 Mo 可以抑制 WC-Ni-Fe 硬质合金中 WC 晶粒的溶解再析出长大,一定程度上可以细化 WC 晶粒。随着 Mo 在 WC–Ni–Fe 合金中的含量增加,合金孔隙率逐渐下降。密度先下降后升高,而抗弯强度的变化趋势则相反。当 Mo 添加量较少时,合金的硬度较为稳定,抗弯强度明显提升,而断裂韧性逐渐降低;当 Mo 添加量较大时,合金的硬度、抗弯强度降低,而断裂韧性上升。当 Mo 的添加量为0.5 wt %时,合金具有最佳的力学性能,可与同比例 Co 含量的 WC–Co 硬质合金相媲美,其维氏硬度为 HV 1460、抗弯强度为 4245 MPa、断裂韧性为 17.01 MPa·m1/2。     

激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层的组织与抗裂性能

利用CO2激光宽带熔覆技术在45钢表面制备了添加纳米WC/Co-Ni基、WC/Co-Fe基熔覆层.用SEM、EDS、XRD进行观察和分析,对比研究了添加纳米WC/Co-Ni基、WC/Co-Fe基熔覆层的形貌、组织结构、强化相的形状及其分布.结果表明,Ni基熔覆层中物相主要为黑色(Fe,Ni)、B2Fe3Ni3基体上分布着WC、Cr2Fe14C等白色的碳化物相,而Fe基熔覆层中的白色碳化物相中有W2C、Fe3W3C.在优化的工艺参数下,通过连续控制微观结构要素,可以实现成分、组织的变化,获得无气孔、无裂纹的熔覆层.采用EVANS压痕法测得喷焊Ni基WC/Co复合陶瓷涂层断裂韧度K1C的平均值为9 MN·m-3/2,而在现有维氏硬度计最大载荷50 kg的情况下,激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层得到的熔覆层仍无裂纹出现,证实了激光熔覆添加纳米WC/Co合金粉末涂层的抗裂作用.     

用喷雾转化法制备的纳米晶粉末烧结的WC—10Co硬质合金的力学性能

研究了纳米晶WC－10Co硬质合金的力学性能和显著结构。这种纳米晶WC－10Co硬质合金粉末是将含有偏钨酸铵（AMT）和硝酸钴的溶液喷雾干燥制得的纳米晶前驱体粉末再经过还原和碳化制备的。直径约100nm的WC粉末与Co炽结相混合均匀，并在1毫乇压力和1375℃下进行烧结。为了与纳米晶料WC－10Co的显微结构和力学性能相比较，将直径范围为0．57－4μm的工业用WC粉末与Co粉混合，并在与纳米晶粉末相同的条件下进行烧结，在纳米晶WC－10Co硬质合金中加入不同量的TaC、Cr3C2和VC作为晶粒长大抑制剂。为研究WC－10Co硬质合金中Co粘结相的显微结构，以WC－10Co硬质合金烧结温度下制备了Co-W-C合金。WC－10Co硬质合金随着WC粒度的减小而增加的硬度因而符合霍尔－佩奇型关系式。WC－10Co硬质合金的断裂韧性随着Co粘结相的HCP（密排六方相）／FCC（面心六方相）比的增大（由于HCP／FCC相引起的）而提高。     

添加钌、锇、铼的烧结硬质合金

研究了用钌、铼和锇合金化的WC－Co烧结硬质合金的结构和物理力学性能。查明，合金元素可在粘结剂中生成Co(Ru,W,C）、Co(Re,W,C）和Co(Os,W,C）固溶体，其显微硬度和弹性模量均高于Co(W,C）合金固溶体。钌、铼和锇可降低钴相的堆垛层错能，并可促进钴的立方晶型向六方晶型的多晶转变，从而引起粘结相弥散强化。在WC－Co合金中加入钌、铼和锇可提高其硬度、抗弯强度和抗压以及屈服点。列举了用贵金属合金化的WC－Co硬质合金在加工中合金和高合金钢时成功应用的实例。     

金刚石锯片刀头的制备及显微组织和性能分析

选择不同金刚石、粘结相和烧结工艺制备了金刚石锯片刀头，研究分析了锯片刀头的显微组织、性能及寿命。实验结果表明，金刚石锯片刀头用Cu、WC、Co作为粘结相可改善对固溶相的润湿性，同时添加少量Fe、Ni、Zn作粘结添加相进一步改善性能；经过在800℃保温120s的烧结后，刀头合金显微组织为在WC作为骨架的基体上分布着约50／60目金刚石硬质相，这种柔韧性的基体与适当的分散硬质相结合起来，提高了锯片刀头的硬度、切割性能、抗磨损能力及韧性，达到了预期效果。     

TaC、Cr_3C_2对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

研究了添加：TaC、Cr3C2对WC－10Co合金组织结构和性能影响，讨论了相关机理。结果表明，少量添加TaC（2－m％）、Cr3C2（0．44m％）可导致WC－10Co合金的WC晶粒明显细化’WC邻接度下降，γ相平均自由程减小，但强韧性有所下降；Cr3C2助长WC－10Co合金WC晶粒断续长大；TaC－WC固溶体耐碱蚀性差；合金断口中沿WC—WC品界脆断比例增加，TaC－WC固溶体晶粒倾向于穿晶劈裂。工艺中控制TaC、Cr3C2添加量、确保WC～Cr3C2粉碳化完善以及同时添加TaC、Cr3C2对确保合金材质至关重要。     

WC-(15～20)m?-Co-Ni硬质合金研究

研究了富铁的高粘结剂WC基硬质含金，其基本化学成分为WC－（15～20m％）（Fe－19％Co－16％Ni），根据WC粉原始颗粒度等的不同，试制了4种硬质含金，其物理机械性能均达到或相当于相应牌号WC－Co基硬质含金的水平。对20％粘结相的2种硬质含金做了应用试验，均取得了满意的使用效果．     

烧结温度对铁镍代钴硬质合金组织和性能的影响

采用传统粉末冶金工艺制备了WC+TiC+Ni+Fe硬质合金,研究了不同烧结温度对铁镍代钴硬质合金显微组织和性能的影响。结果表明:烧结温度为1 400～1 480℃时,合金组织正常,无石墨相和η相产生。试样的密度随烧结温度的上升而逐渐增加。在研究的烧结温度范围内,WC+TiC+Ni+Fe合金的硬度和抗弯强度值都是先升高,再缓慢降低。试验最佳烧结温度为1 440℃,材料的综合力学性能最好,硬度和抗弯强度值达到"双高",其值分别为91.6 HRA和1 720 MPa。并且此时合金的切削性能与传统的WC+TiC+Co合金相当。     

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。     

先进新型的WC和粘结剂粉末牌号—性能及应用

本文论述了先进的WC和新型的Fe/Ni/Co粉末的性能及应用,特别注意的重点是：（1）细晶和高烧结活性的Fe/Ni/Co粉末和（20在WC－100wt%Co0硬质合金结构中能获得线性截距平均值为100－130nmWC晶粒的超WC粉末,已表明新型粉末的质量,独特的特征及性能对于获得极好和改善性能的硬质合金和金刚石刀具是关键因素。在粉末性能,烧结行为与硬质合金结构和性能之间的许多关系业已确立。除了其它众所周知的参数外,晶格显微结构以及新型粉末的混合晶相,已表明至于刀具材料的优化烧结,结构形成和性能改善是必需的。     

表面硬质合金覆层的耐磨特性研究

对粉末烧结制备的WC—Fe／Ni／Co硬质合金覆层材料，在MPX-2000型盘销式摩擦磨损试验机上进行了无润滑的摩擦磨损试验。结果表明，WC—Fe／Ni／Co硬质合金覆层材料组织致密、细小、硬质相分布均匀，界面结合良好，具有较高的硬度和耐磨性。磨损的产生是硬质相的剥落引起的。     

以Ni作粘结剂的硬质合金

对镍取代或者部分取代WC—Co硬质合金中的粘结相及用镍粘结TiCN金属陶瓷过去已有不少的研究报道和评述。一般认为WC－Ni硬质合金具有与WC－Co硬质合金相同的抗弯强度，但其硬度要低100～200HV。钴相具有较高的加工硬化速度，而镍具有较好的断裂韧性。但是在镍中加入0．5％的铬时，则可得到比钻粘结的合金更高的硬度、抗弯强度和硬化速度。由于WC－Ni合金性能的改进，因此WC－Ni合金不仅用于作稀土磁性材料的压制模，而且在核工业和抗氧化、抗腐蚀等领域也得到了应用。用镍代替30％的钴时，所制得的合金具有更高的延展性，因而可用作…     

WC-Co系硬质合金Co相的熔点

用差热分析（DTA）方法研究WC－Co系列硬质合金已相的熔点．研究发现九种WC－Co系列合全具有几乎相同的Co相熔点,其平均值为1372．80℃。Co相的熔点与合金的含Co量无关,取决于WC在Co中的溶解度,相应取决于烧结温度。     

凿岩钎头用WC-Fe/Ni/Co硬质合金的研究

研究了WC－10（Fe－Ni－Co）硬质含金粘结剂成份对合金力学性能的影响及其在回转冲击式凿岩条件下硬质合金钎头的使用效果。     

热等静压硬质合金的性能

HIP处理WC－6％Co、WC－11％Co等合金降低了合金的孔隙度,提高了合金的密度;减少了合金强度性能的波动范围,对获取优质硬质合金材料有重大实际意义。同时指出当烧结合金密度达到某一临界值时,合金无需包套可直接进行HIP处理。     

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。     

用金属熔体处理工艺合金化的烧结硬质合金的性能

本文阐述了用金属熔体处理（OMP）工艺加入的合金化元素对WC－Co,WC－Ni,(Ti,W)C-WC-Co,TiC-(Ni,Mo）烧结硬质合金性能影响的研究结果。使用Ti,Zr,Cr,Mo,Re,Ni,Si作为合金化元素,表明,OMP工艺可以提高烧结合金的物理力学性能,其性能值优于用传统粉末冶金工艺制取的硬质合金的性能。首次查明了用OMP工艺添加的合金化元素对烧结硬质合金性能影响的基本规律和特点。研究了合金化元素对相及相界面结构和亚结构的影响。     

用超合金作粘结相的硬质合金的TEM研究

用透射电子显微镜研究了由一种Ni基超合金作粘结相的硬质合金的组织结构。结果表明，烧结后合金的粘结相γ中分布着高度弥散的γ＇相。γ＇相质点在位错网络的结点上择优形核，形貌有粒状和片状两种，大小为10um数量级。观察表明，粘结相γ与WC的湿润性良好，因此用Ni基超合金作硬质合金的粘结相，不仅可节约战略物质Co，而且有可能使硬质合金的性能提高，使用范围扩大。     

回火工艺对Ni—Co—P／WC复合沉积层组织和性能的影响

在优化的Ni－Co－P三元合金化学沉积基础上,添加一定量的WC颗粒,获得Ni－Co－P／WC复合沉积层。研究了不同的回火工艺对复合沉积层组织结构、显微硬度、冲刷腐蚀性能及耐磨性能的影响。结果表明;WC颗粒的加入可有效强化沉积层,提高其耐磨性能。