乙二胺四乙酸在纳米WC／Co复合粉制备中的应用

本文在喷雾转换法制备WC／Co纳米复合粉的基础上,采用乙二胺四乙酸与碳酸钴复合法制备高钴含量的WC／Co纳米复合粉,突破了原有技术的钴含量质量分数上限7％的瓶颈限制。采用DSC—TG分析、SEM分析、XRD分析等方法,对乙二胺四乙酸和碳酸钴的参与反应的机理进行了研究,并确定了采用新工艺制备WC／Co纳米复合粉的相关参数。实验结果表明：乙二胺四乙酸与碳酸钴反应所得有机钴盐为一种溶解度较高的螯合物,在较低温度下煅烧可分解,适用于WC／Co纳米复合粉前驱体溶液中钴含量的调节,避免了Cl-、NO3-等杂质离子的引入。通过新的复合‘工艺制备得到了适用于高温流态化床生产的前驱体粉末,最终制备得到钴含量质量分数8％的WC—Co纳米复合粉。     

纳米WC/Co复合粉产业化技术研究

关于纳米WC/Co复合粉制备技术的研究报道有很多,但实现产业化的技术方案较少。本文在自主研发设计的离子交换系统、高温流态化床等设备平台上,以偏钨酸铵(AMT)、碳酸钴(Co CO3)、乙二胺四乙酸(C10H16N2O8)为原料,首先采用离子交换、溶液复合法得到一定配比的钨钴复合溶液,然后进行喷雾干燥、煅烧得到前驱体钨钴复合氧化物,最后在高温流态化床中连续还原-碳化-调碳后得到不同钴含量的纳米WC-Co复合粉末,采用SEM、XRD等分析方法对粉末进行形貌观察及物相分析。制备所得WC/Co复合粉质量稳定,具有杂质含量低、碳化率高、游离碳含量低的特点,其中WC的亚晶尺寸小于100 nm,表明所开发的产业化技术切实可行。     

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。     

用流态化工艺制备WC—Co粉末

用偏钨酸铵和硝酸钴原料喷雾干燥制成ＣｏＷＯ４／ＷＯ３复合粉末,用流态化反应炉使之在Ｈ２和ＣＨ４／Ｈ２气相中连续还原碳化成ＷＣ－Ｃｏ粉末,着重研究了不同还原碳化工艺及其产物的形成机理。测试结果表明,所制ＣｏＷＯ４／ＷＯ３复合粉末呈均匀球形的非晶和微晶混合态,ＷＣ－Ｃｏ粉末的晶粒细小均匀、相纯度高,适于制备超细晶粒的ＷＣ－Ｃｏ硬质合金。     

纳米WC—Co复合粉的烧结特征

对纳米 WC— Co复合粉的烧结特征以及怎样充分利用这一特征来控制合金晶粒长大进行了介绍。指出 ,由喷雾转化法生产的纳米 WC— Co复合粉是一种预合金粉 ,它的烧结应该属于超固相线液相烧结范畴。与传统的液相烧结相比 ,超固相线液相烧结时 ,合金的微观结构和性能对烧结温度、工艺参数及合金成分更为敏感 ,因此必须对这些参数进行严格控制     

烧结技术有望用于超细WC／Co

在欧洲ＰＭ９９会议上,专家们探讨了细的和超细碳化物的烧结工艺研制和硬质合金性能的研究． Ｇ．Ｇａｓｔｒｉｃｈ博士介绍了Ｆｒａｕｎｈｏｆｅｒ和Ｓｔａｒｃｈ公司联合研究的硬质合金的烧结模型,发现收缩和液相生成有强烈联系,目前生产规模从１００ｍｇ到１０００ｋｇ．Ｄ．Ａｇｒａｗａｌ教授介绍了采用微波烧结技术控制超细ＷＣ／Ｃｏ复合压坯的晶粒长大的研究进展．微波烧结技术是很有希望的技术,因为微波的快速加热可使烧结体的晶粒长大减小到最低程度．传统的加热烧结方法,热量是从烧结体外表面传送到内部,而微波加热烧结方…     

火花等离子烧结技术制备的WC/Co纳米硬质合金

研究了火花等离子烧结工艺与YG10、YG12两种纳米硬质合金性能的关系.然后采用火花等离子烧结技术制备了硬质合金功能梯度材料,该材料由纳米WC/10%Co、纳米WC/12%Co、微米WC/15%Co混合粉以及不锈钢圆片烧结而成.显微硬度压痕显示该材料各层间的应力较小.     

纳米WC/Co复合粉微观结构研究

本文以喷雾转化法制备的WC-6%Co复合粉为研究对象,通过研磨、分散等手段,结合扫描电子显微镜、X射线衍射仪、离子束抛光、激光粒度分布及Co浸蚀等方法,详细分析了其形貌、内部结构、粒度等参数,得出了复合粉团粒松散空心球体结构下的一次颗粒表现为预合金化的团聚状态,该团聚体形状、大小差异较大,且不易被破碎,对一次颗粒的剖面分析清晰地揭示出复合粉的预合金化,团聚体内部有大量的孔隙存在。由于预合金化的作用,约质量分数为1%的Co因WC阻隔不能与酸发生反应。复合粉经过研磨后的分布数据显示,虽然有少量的粗颗粒聚集现象,但测量数据基本稳定,粒度分布D50值为2μm左右,为复合粉的相关研究提供依据。     

WC—Co硬质合金中钴相的磁性研究

在测定了室温下相应于六方型α-Co 和立方型β-Co 的比饱和磁化强度(4πσ)的基础上,探讨了钨和碳的固溶对钴的4πσ的影响规律;按照 WC-Co 硬质合金中粘结相成分制备了 Co-W-C 固溶体模拟合金,并讨论了成分和结构对其4πσ的影响。指出在测定 WC-Co 硬质合金的4πσ时必须考虑钴相的结构因素。     

高能球磨制备纳米级WC/Cu复合粉末的研究

利用XRD、SEM等分析研究了高能球磨时间对WC／Cu复合粉末结构、形貌及相的影响。结果表明,随球磨时间的延长复合粉末发生细化达到纳米级粒度,球磨24h可获得稳定晶粒尺寸,最小晶粒尺寸为21．5nm。其中WC粉末晶粒细化速率较Cu的慢;球磨过程中,有少量的WC固溶于Cu中,形成Cu(WC)固溶体。     

纳米复合WC-6Co粉末的快速烧结

以液相复合-连续还原碳化方法制备的纳米复合WC-6Co粉末为原料，采用放电等离子烧结（SPS），制取了超细硬质合金。利用扫描电镜、维氏硬度仪、洛氏硬度仪、密度测试仪、MTS陶瓷测试系统等，观察烧结体显微结构，测试其硬度、密度、断裂强度、矫顽磁力、磁饱和度。结果表明采用放电等离子烧结获得的烧结体的硬度HVl≥19500MPa，断裂强度TRS≥2800MPa，平均晶粒度150nm～300nm。制备了高强度、高硬度的超细WC-6Co硬质合金。     

超细WC粉末微观缺陷的研究

超细WC粉末是制备超细硬质合金的主要原材料,本文采用XRD﹑SEM﹑TEM等分析手段,研究了三种不同粒度的超细WC粉末中微观缺陷的种类及其在晶粒中的分布,探讨了超细WC粉末微观缺陷的形成原因。分析结果表明:超细WC粉末主要为多晶颗粒,其位错密度较大,高于常态下一般的金属或合金。其微观缺陷的存在形式主要有位错﹑层错﹑孪晶等。在钨转化为碳化钨的相变过程中,钨原子密度由6.309 446个/nm3降低为3.211 922个/nm3,体积膨胀31%,为了释放其中的应力,必须存在有数量较多的缺陷。     

送粉激光熔覆合成制备WC/Ni硬质合金涂层及其耐磨性

借助同轴送粉法将W／C／Ni元素混合粉末送入熔池，利用激光熔池中热力学和动力学条件，在优化材料威分和激光熔覆工艺参数条件下可以直接反应合成出WC颗粒，形成以WC／Ni为主的复合涂层。熔覆层中含有WC，CW3，α-W2C，W2C，Fe6W6，C,FeW3C，W3O，C等相。添加2wt％的Cr3C2可以细化涂层中的WC颗粒尺寸，颗粒平均尺寸为4～6μm，硬度值为85HRA左右。激光合成制备的WC／Ni硬质合金涂层的耐磨性尚不及YG8硬质合金的耐磨性，但比渗氮处理试块的耐磨性提高了7．9倍。激光直接合成硬质合金涂层的成本低，可在零件能任何部位原位合成，形状尺寸不受限制。     

化学沉积法合成WC/Co粉体及其激光熔覆涂层的制备

采用化学沉积法合成了WC/Co复合粉体．通过激光熔覆的方法在2Cr13不锈钢基体上制备WC／Co复合涂层．并对复合粉体的成分、激光熔覆涂层的形貌、结构和性能进行研究、结果表明：复合粉体中Co的含量为17．23wt％,经过激光熔覆的复合涂层与基体之间达到了冶金结合．激光熔疆涂层可以分为三个区域：熔化区（合金层）,结合区及基村热影响区．复合涂层的显微硬度达到1200HV0.1。     

超细硬质合金烧结过程中WC扩散-溶解-析出特征与机理研究

以08型WC与Co制成WC-10%Co试样条,脱蜡后分别于1 200﹑1 250﹑1 300﹑1 350℃进行烧结并分别保温1 h和5 h。采用扫描电镜观察烧结过程中WC晶粒形貌的变化,采用差热分析仪研究WC-10%Co的共晶温度。研究结果表明:WC-10%Co在低于共晶温度的烧结过程中发生了WC晶粒形貌由等轴形向棱边平直的多边形变化,并随着温度升高,晶粒尺寸增大。这表明在固相烧结时超细WC与钴相存在溶解析出过程,改变WC晶粒形貌并使晶粒长大。     

纳米晶WC-10Co硬质合金复合粉末的烧结行为及性能

研究了机械合金化制备的纳米晶WC-10Co复合粉末的真空烧结特征，分析了孔隙度、显微硬度与烧结时间和温度的关系，考察了改性ZrO2纳米粉体对烧结的作用。结果表明：在1325℃，15min的烧结条件下，样品的相对密度达到了98.6％；显微硬度随着烧结时间的延长和烧结温度的升高先增加后降低，在1325℃烧结15min条件下，合金的最大硬度为22950MPa；改性ZrO2纳米粉体既有利于晶粒长大的控制，同时又有利于材料致密化的进行，可以显著的提高烧结合金的性能。     

超细WC-Co复合粉制备及快速烧结技术研究进展

超细WC-Co复合粉是制备高性能超细/纳米晶硬质合金的重要原料之一,近年来发展了多种复合粉的制备技术。本文综述了其中的喷雾转换工艺法、化学沉淀法、原位还原碳化法、化学气相反应合成法和机械合金化法的研究和应用状况。同时简要介绍了一些新型的快速烧结技术的原理,以及这些新型的快速烧结技术制备的超细/纳米晶硬质合金上的研究进展,并对快速烧结技术在硬质合金领域发展前景进行了分析。