WC-Co类硬质合金的低周冲击疲劳性能研究

为研究WC-Co类硬质合金的冲击疲劳断裂机制和微观组织参数对其低周冲击疲劳性能的影响,对6种牌号不同WC晶粒尺寸及Co含量的硬质合金进行了冲击疲劳试验,并用扫描电子显微镜(SEM)观察冲击疲劳断口。结果表明:当硬质合金承受冲击加载时,裂纹从粉末冶金缺陷处萌生,萌生的裂纹与孔洞相互连接形成主裂纹,主裂纹快速扩展导致材料疲劳失效。Co含量越高的硬质合金其疲劳敏感性越强,冲击疲劳寿命越短;WC晶粒尺寸越大的硬质合金其冲击疲劳寿命越长。     

WC-Co的微观结构和性能对微裂纹的影响

采用Hertzian压痕法与截距法,对WC-Co材料从弹性形变到断裂的机理过程进行初步研究.形变过程中产生的微裂纹是WC-Co材料塑性变形的一个主要原因,微裂纹主要以三种形式存在于材料中,即WC晶粒与Co晶粒内部的微裂纹,WC-WC颗粒间的微裂纹和WC-Co颗粒间的微裂纹.对WC-Co材料中微裂纹的数量与其微观结构和性...     

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。     

添加粗晶WC对WC-Co硬质合金组织与力学性能的影响

以不同粒径WC粉、超细Co粉作为原料,通过低压烧结,制备添加粗晶WC的WC-Co硬质合金。采用XRD,SEM研究WC-Co硬质合金的物相组成及微观形貌,利用维氏硬度仪测试,计算合金的维氏硬度及断裂韧性。结果表明,由于粗晶WC的添加,裂纹在扩展过程中出现了明显的偏转,且穿晶断裂现象明显增多,对裂纹的扩展产生一定的阻力,使硬质合金的韧性提高。当添加的粗晶WC粒径为1μm时,合金的硬度由未添加粗晶WC时的1 930 HV降低至1 800 HV,断裂韧性由12.85 MPa·m1/2提高至15.05 MPa·m1/2,综合力学性能达到最佳平衡。     

FGH95合金高低周复合疲劳行为

为了解高周振动应力对FGH95合金低周疲劳过程的影响,对FGH95合金进行高低周复合疲劳和低周疲劳试验。试验结果表明：在低周疲劳过程中叠加的高周振动明显降低了FGH95合金的低周疲劳寿命;且叠加的高周振动应力越大,FGH95合金的低周疲劳寿命降低程度越大。宏观和体视显微镜下分析的试样断口形貌显示：断口呈平坦区和倾斜区两大部分,表面粗糙,有明显的反光小平面。最后,着重用扫描电子显微镜（SEM）分析疲劳裂纹扩展不同阶段的形貌特征,并对不同试验条件下的相同裂纹扩展阶段的裂缝形貌特征进行比较。     

Ti-35Nb泡沫合金的单向压缩力学行为和疲劳特性

采用粉末冶金法制备出Ti-35%Nb泡沫合金,并对该泡沫合金的显微组织,静载力学行为和疲劳特性进行了研究.所制备的泡沫合金组织主要由β-Ti组成,孔洞分布均匀,开孔率高,其压缩曲线表现出典型的开孔泡沫材料的变形特征,孔隙率为66%的TiNb泡沫合金的平台应力约为56 MPa,其疲劳强度是15.1 MPa(疲劳寿命N=1×107).疲劳断口分析结果表明微孔和宏孔连接处是容易产生裂纹的地方,裂纹是以塑件疲劳裂纹扩展方式扩展,最终引起了单个孔壁的断裂,从而载荷传递给相邻的孔壁,加速了整个泡沫材料的整体断裂.     

表面缺陷对单晶高温合金高周疲劳性能的影响

在定向凝固炉中采用螺旋选晶法制备了一种单晶高温合金试棒,标准热处理后加工成旋转弯曲高周疲劳试样,试样中间位置用电火花加工成不同尺寸的孔洞以模拟叶片的表面缺陷,在980 ℃、应力分别为400 MPa和500 MPa条件下,研究表面孔洞对合金高周疲劳性能的影响,用扫描电镜分析了疲劳试样的断口形貌.结果表明,与标准试样相比,带有孔洞合金的高周疲劳寿命都有不同程度的降低,随着表面孔洞尺寸增大,合金的疲劳寿命逐渐减小.在合金试样的高周疲劳断口上可见疲劳源区、裂纹扩展区和瞬断区.相对于标准试样,带有孔洞试样疲劳源除了试样表面,还有表面孔洞,所有试样都为多源疲劳断裂.与高温下拉伸持久的断裂机制不同,高温下旋转弯曲高周疲劳为类解理断裂.      

关于WC—Co硬质合金的强度和结构问题（Ⅳ）

综述了WC—Co硬质合金强度和结构方面的研究结果，阐明WC-Co硬质合金具有颗粒型复合强化材料的本质特征。据此，对WC-Co硬质合金微观结构及其制造工艺技术的一些问题进行了探讨。     

梯度结构硬质合金的疲劳断裂

采用三点抗弯的方法研究WC-6Co梯度结构硬质合金和均质WC-6Co硬质合金的疲劳行为,探讨疲劳断口形貌与破坏机制的关系。结果表明:梯度结构硬质合金的疲劳裂纹在亚表面萌生;梯度结构硬质合金表层Co相发生明显塑性变形,WC相以沿晶断裂为主;中间层Co相变形也很明显,WC相解理断裂增加;内层Co相塑性变形很少,WC、η相以解理断裂为主;均质硬质合金Co相塑性变形明显,WC以沿晶、解理断裂为主,各部位断口形貌接近;梯度结构硬质合金的疲劳极限比均质硬质合金高约100 MPa;梯度结构硬质合金中疲劳裂纹沿垂直于试样下表面、平行于Co相梯度的方向形核,而均质硬质合金的疲劳裂纹沿平行于试样外表面方向形核。在应力集中效应、循环应力的作用下,Co相的马氏体相变是裂纹在亚表面萌生的主要原因;马氏体相变使Co相成为裂纹形核的快速通道,裂纹沿Co相梯度方向形核。     

一种单晶高温合金不同温度的高周疲劳性能

研究了一种单晶高温合金700 ℃和800 ℃的高周疲劳性能，采用扫描电镜和透射电镜分析了断口和断裂机制.结果表明，随着温度升高，合金的疲劳强度系数降低，Basquin系数增加，高周疲劳极限降低.合金700 ℃与800 ℃具有相同的高周疲劳断口，都有几个{111}面平面组成，为类解理断裂机制.疲劳断口由裂纹源区、扩展区和瞬断区3部分组成.裂纹起源于试样的表面或亚表面，并沿{111}面扩展.扩展区可见河流状花样、滑移带、疲劳弧线和疲劳条带特征.瞬断区可见解理台阶和撕裂棱.断裂后γ′相仍保持立方形状，位错不均匀分布在γ基体通道中.