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。     

超细WC—10Co硬质合金的显微结构与机械性能

本文对超细WC-10wt％Co-X硬质合金的机械性能进行了研究：通过喷雾干燥，用舍AMT和硝酸钴溶液来制取超细原始粉末，再用机械一化学工艺，将原始粉末还原和碳化成WC／Co粉末：直径大约为100nm的WC粉末与粘结剂Co均匀地混合，在n-已烷和球料比为5：1的条件下湿磨24小时，过后再干燥24小时，并在Imtorr压力下和1375℃二的温度下进行烧结：为了比较超细硬质合金的显微结构与机械性能，将直径为0．57μm～4μm的WC粉末与Co粉末进行混合，随后在1mtorr压力下和1375℃二的温度下烧结：添加不同数量的TaC、Cr3C2、和VC晶粒长大抑制剂到WC-10wt％Co超细硬质合金中，发现烧结后超细硬质合金中的Co相在WC晶粒的边缘快速产生：Hall-Petch类型关系说明WC—10wt％Co硬质合金的硬度是随着WC晶粒度的下降而增加，而抗弯强度则取决于Co粘结相中的溶解度。     

VC/Cr_3C_2及配碳量对WC-0.5Co超细硬质合金组织与性能的影响

以超细WC粉末和超细WC-6Co复合粉末为原料,添加VC/Cr3C2作为晶粒长大抑制剂,同时进行配碳,采用高能球磨和气压强化烧结制备晶粒度小于0.5μm的WC-0.5Co超细硬质合金,研究了不同VC/Cr3C2添加量及配碳量对其组织与性能的影响。结果表明:VC/Cr3C2有效抑制了烧结过程中WC晶粒的长大,显著提高了WC-0.5Co超细硬质合金的硬度。当VC/Cr3C2添加量为0.73%(质量分数,下同)时,合金的硬度(HV0.05)最高,达到32 658 MPa;同时一定的配碳量有利于控制合金中的脱碳,提高合金性能,当配碳量为0.2%时,WC-0.5Co-0.73VC/Cr3C2合金的综合力学性能最好,断裂韧性为6.935 MPa·m1/2,维氏硬度(HV0.05)为32 216 MPa。     

原位合成WC-6Co复合粉末制备超细YG6硬质合金

将原位合成WC-6Co复合粉末采用干袋式冷等静压压制成型(压制压力1×10~8 Pa、保压时间15 s),将压制好的坯料采用低压烧结炉烧结(烧结温度1360℃、烧结时间40 min、加压5 MPa、保温保压时间20 min),烧结制备超细YG6硬质合金,对合金的形貌、金相组织及物理力学性能进行分析。结果表明:原位合成WC-6Co复合粉末制备的超细YG6硬质合金,晶粒异常长大,WC平均晶粒尺寸为0.8μm,硬度HV_(30)为(21500±100) MPa,较传统超细YG6X硬度高。再将WC-6Co复合粉末采用滚动湿磨、压力式喷雾干燥、掺成型剂、挤压成型、低压烧结等工序制备超细YG6硬质合金,研究不同晶粒长大抑制剂配比、球磨时间、挤压压力、烧结温度对合金性能的影响。结果表明:添加0.3%VC、0.8%Cr_3C_2(质量分数),湿磨48 h,挤压压力24 MPa,烧结温度1340℃,制备的超细YG6硬质合金WC晶粒均匀,无异常长大的WC晶粒,WC平均晶粒度尺寸0.4μm,呈多边形,外形较圆。强度、硬度最高,抗弯强度TRS为(2250±20) MPa、硬度HV30为(22600±100) MPa。断口形貌为沿晶断裂,沿WC与WC晶界断裂或WC与Co晶界断裂。     

金刚石锯片失效分析和强化方法

本文分析了金刚石锯片刀头失效的主要原因。采用扫描电子显微镜、能谱仪、硬度仪、光学显微镜等手段对金刚石锯片的刀头材料、微观组织及其与锯片耐磨性进行研究。研究结果表明,通过添加微量稀土合金元素后,细化了胎体合金晶粒组织,改善了胎体与金刚石的结合状况,可使胎体金属对金刚石的包镶致密、把持力明显增大;添加富铈稀土和铬合金元素的锯片胎体耐磨性都有提高,其中添加富铈稀土效果尤为明显。多种添加物的添加,其对耐磨性的增加作用也有叠加,其中添加稀土与铬合金元素的锯片磨损系数降低,提高了胎体合金的耐磨性,使其耐磨率降低了20％。     

WC/Co纳米复合粉质量特性的研究

本文探讨了喷雾转换法制备WC/Co纳米复合粉的生产工艺特点、粉末的物理化学特性以及在超细合金中的应用效果。各方面的实验数据表明:WC/Co复合粉中WC碳化完全、粒度细而均匀,钨钴元素达到分子级均匀混合,Co对WC形成纳米级包覆,粉末颗粒外形多呈球状,球体由部分合金化的WC/Co粒子聚合而成,粒子之间存在明显的烧结颈,其亚晶尺寸在100nm以下。复合粉经强化球磨后制取的超细合金较传统工艺制备的合金的WC相晶粒更加均匀,具有更好的物理力学性能和更高的使用寿命。即使不添加抑制剂,复合粉制备的合金仍具有晶粒细而均匀的特点。     

微量钴对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响

采用Cr3C2、VC掺杂超细WC为原料和无压真空烧结工艺,通过合金微观组织结构的观察与分析,研究了添加质量分数为0.3%的Co对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响。结果表明,微量Co的存在加速了WC的烧结致密化过程,与此同时也导致了WC晶粒明显的各向异性非连续晶粒长大。在上述研究基础上,提出了一种无金属粘结相WC硬质合金的低成本制备工艺,探讨了超细硬质合金中WC晶粒生长机制,提出了超细硬质合金的质量改进建议。     

激光焊接锋利型小锯片配方的研制

激光焊接小锯片刀头是通过热压烧结而成，其刀头比以往整体的烧结的刀头致密，但锋利度不够，针对如何提高激光焊接小锯片的锋利性问题，本文主要研究了铁含量，添加元素成分以及金刚石品质，浓度，粒度等对锯片锋利度的影响。     

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—Co合金的固态烧结

本文探讨了常规烧结和场助烧结时WC－Co合金的固态烧结行为。在常规烧结中,纳米和超细WC－Co合金的密度比粗晶及细晶合金增加得更快。在纳米／超细和粗WC－Co粉之间出现最大致密化速率的温度差别在50℃以上。添加晶粒长大抑制剂特别是Cr3C2也能阻滞固态阶段的致密化。在场助烧结中,在更低的固态烧结温度下,WC－Co合金就可获得比常规烧结更高的密度。常规和场助烧结之间密度的差别随温度的增高而降低。     

钴粉包覆的铸造WC颗粒在金刚石锯片中的应用

对铸造WC、Co粉包覆铸造WC和Ni粉包覆铸造WC颗粒3种材料在金刚石锯片中的应用进行研究,探究其对金刚石锯片胎体机械性能、微观形貌及锯片切割性能的影响。结果表明：当3种材料与金属粉末的质量比都为3∶1时,形成的3种胎体的硬度相当。含Co粉包覆铸造WC的胎体抗弯强度最高,WC颗粒与胎体界面的结合最紧密,胎体显微组织最致密;含Ni粉包覆铸造WC的胎体的抗弯强度次之;仅加入铸造WC的胎体的抗弯强度最差。与仅加入铸造WC的锯片相比,Co粉包覆铸造WC应用到锯片中,其锯片的切割寿命最长,提高了40%。     

含板状WC晶粒硬质合金制备方法的研究

以市售W粉,Co粉和石墨粉末为原料,采用普通工艺制取WC-12wt%Co合金。合金显微组织正常,含有大量板状WC晶粒。研究表明,使用板状W颗粒粉末、提高烧结温度和延长烧结时间都有助于合金中板状WC晶粒的形成。     

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。     

纳米WC/Co经激光烧结后的晶粒再细化

采用激光烧结技术对纳米WC／Co,粉末进行了非平衡烧结的韧步研究,通过X射线衍射分析和透射电镜显微分析(TEM）,发现激光烧结不仅能够保持纳米WC／Co为纳米晶结构．还可望使纳米WC晶粒进一步细化。如原纳米尺寸平均为150nm的WC／Co,经一定功率密度的激光烧结后(激光功率为1000-1600W,扫描速度为2-2.5m/min),其晶粒平均尺寸变为30～45nm。     

Effects of WC particle size on densification and properties of spark plasma sintered WC–Co cermet

The WC–Co cermet bulks were prepared by spark plasma sintering (SPS) using powder mixtures with different-scaled WC particles. The SPS densification process was studied by calculating the current distribution between the powder sample and the die in the SPS system. The microstructures were characterized and compared for different samples by the WC grain size, Co mean free path and contiguity of WC grains. In spite of a weak effect of WC particle size on the SPS densification stages, the WC particle size plays a significant role in the homogeneity of the cermet microstructure. Good mechanical properties of the SPSed cermet were obtained with an optimized WC and Co particle-size combination. The effects of scale combination of WC and Co particles on the microstructure hence the properties of the SPSed cermet were discussed.     

Effects of magnesium,tin and nitrogen on the sintering response of aluminum powder

In this work the effects of magnesium and tin on the sintering response of air atomized aluminum powder were considered. The nature of the raw powders and their concentrations were key experimental variable. Compacts of pure aluminum powder sintered poorly and reacted with the purified nitrogen atmosphere. This was manifested as a subtle mass gain. Tin dampened this effect for all concentrations considered (0.1–2 w/o). The reduction was maximized with a tin addition of 1.5 w/o. Magnesium additions improved the sintering response of the aluminum powder and increased the propensity for reaction with gaseous nitrogen. Aluminum nitride was confirmed as the principal reaction product. The extent of nitridation was influenced by the amount of magnesium present and the raw powder form utilized (elemental, master alloy). The most desirable sintering response was observed in an Al–1.5Sn–1.5Mg alloy made exclusively from elemental powders. This system sintered to near full theoretical density (99.5%) yet no observable amount of nitridation had transpired. The system exhibited excellent tensile ductility (?_f ～15%) for a press-and-sinter aluminum P/M alloy.     

Synthesis of Cr-doped APT in the evaporation and crystallization process and its effect on properties of WC-Co cemented carbide alloy

WC grain size has significant effect on WC-Co cemented carbide alloy properties. In order to inhibit WC grain growth during sintering process, grain growth-inhibitor Cr₃C₂ is usually added to tungsten carbide powder in advance through mechanical milling. While, homogeneous distribution of Cr₃C₂ in the tungsten carbide powder is difficult to achieve and result in abnormal growth of WC grains. For this purpose of growth-inhibitor uniform distribution, (CH₃COO)₃Cr is added into ammonium tungstate solution during evaporation and crystallization process to prepare Cr-doped APT powder, which can be used as precursor for ultrafine-grained WC-Co cemented carbide alloy preparation. Compared with conventional APT powder, the Cr-doped APT has smaller particle size and bulk density, moreover, chromium is evenly distributed within it. The Cr-doped APT is then used to produce Cr-doped tungsten powder, which also has smaller particle size than that of conventional tungsten powder. Cr-doped tungsten powder is subsequently prepared into tungsten carbide powder and WC-Co cemented carbide alloy through carbonization and sintering process, respectively. Compared with conventional WC-Co cemented carbide alloy, the obtained WC-Co cemented carbide alloy has smaller mean WC grain size (0.36 μm), and more uniform microstructure. Furthermore, the phenomenon of WC grain abnormal growth during sintering process is not observed, because the grain growth-inhibitor Cr₃C₂ is well dispersed in tungsten carbide and cobalt composite powder. Results show that the obtained WC-Co cemented carbide alloy presents better mechanical properties (HRA, bending strength, coercive force) than those of conventional WC-Co cemented carbide alloy. Accordingly, the novel addition of (CH₃COO)₃Cr during the evaporation and crystallization process is the key factor of ultrafine-grained WC-Co cemented carbide alloy production.     

40Cr钢表面激光合金化及其在螺杆强化中的应用

在40Cr钢表面进行Co/W合金、超细WC(2～3 μm)两种材料激光合金化的试验,检验了合金化层的组织和性能,通过与气体渗氮层的比较,表明激光合金化可以得到晶粒细化,稀释率低,与基体结合牢固的表面强化层.合金层的显微硬度、耐磨损等性能比气体渗氮有不同程度的提高.40Cr钢的注塑机螺杆经激光合金化强化后使用寿命比气体渗氮提高了两倍,显示了良好的应用前景.     

WC粒度对WC/10Co注射成形工艺的影响

研究了不同粒度的WC粉末对WC/10Co注射成形工艺(PIM)的影响,分析了WC粒度对喂料流变性、注射坯质量、脱脂工艺和烧结工艺的影响机理。结果表明:WC粒度越小,WC/10Co喂料流变性越差,注射坯质量越低,溶剂脱脂速率越高,合金形状偏差越大。超细WC/10Co喂料存在粉末团聚颗粒、粘结剂包裹不充分,其热稳定性低、流动性降低56%,注射坯致密度下降5%;超细WC-10Co合金的线收缩率达到20.80%,尺寸偏差为2.85%,脱脂-真空烧结时易出现脱碳现象。     

共沉淀回收硬质合金的碳含量控制

本文揭示了共沉淀回收WC－Co复合粉末的特性，探讨了用这种回收粉末制备的再生硬质合金的碳含量控制．结果表明，该回收料的还原粉末中的Co以Co3W和Co7W6化合物形式存在，是导致再生合金中WC晶粒缺隐、不连续长大粗晶WC存在和出现η相的原因；采用适当工艺规范以真空烧结可有效地对再生硬质合金进行碳含量控制．