纳米/超细晶WC-Co类硬质合金的研究进展

制备纳米/超细晶WC-Co类硬质合金的两大关键因素是优质纳米/超细晶WC-Co复合粉末的制备和烧结过程中晶粒长大过程的控制。从纳米/超细晶WC-Co复合粉末的制备技术和纳米/超细晶硬质合金的烧结技术两方面,综合评述了近年来国内外的研究进展,并展望了纳米/超细晶硬质合金的发展前景和今后研究开发的重点。     

低压烧结制备石墨烯增强WC-Co硬质合金

采用机械搅拌和静电吸附2种工艺制备氧化石墨烯增强WC-Co复合粉末,对复合粉末的微观形貌进行表征,并利用低压烧结工艺制备石墨烯增强WC-Co硬质合金,对硬质合金力学性能进行测试分析。静电吸附工艺和低压烧结相结合所制备的石墨烯增强WC-Co硬质合金抗弯强度和维氏硬度分别为3 250 MPa和1 846,比不添加石墨烯的WC-Co硬质合金抗弯强度和硬度分别提高了38.92%和7.93%;比机械搅拌工艺和低压烧结相结合所制备的石墨烯增强WC-Co硬质合金抗弯强度提高了8.33%,硬度略有提高。石墨烯通过静电吸附工艺均匀地分散在WC-Co基体中,高温烧结时通过阻碍晶界的扩散和位错的滑移来细化晶粒,有裂纹产生时会阻碍裂纹扩展,从而增强材料力学性能。     

微波反应烧结制备硬质合金工艺的性能研究

WC-Co硬质合金作为一种特殊的工具材料,其具备较强的性能,能妥善解决传统硬质合金硬度和强度间的问题,实现双高的局面,所以,被广泛应用在各行业中。但从目前硬质合金研究情况来看,研究人员通过各种方法来制作纳米WC-Co粉末,但在烧结制备纳米WC-Co硬质合金方面出现很多问题,主要原因是受到烧结技术水平的限制,现存烧结技术无法合理控制烧结中WC晶粒的增长。基于此,本文将WC粉和Co粉为原料粉末,添加适量的晶粒长大抑制剂,将其放在磨机中进行湿磨,再压成生坯,然后在微波环境下进行烧结,从而分析不同因素给烧结工艺参数带来的影响,如保温时间、脱蜡时间、烧结温度等因素。     

石墨烯增强WC-Co硬质合金的制备和力学性能研究

采用机械搅拌和静电吸附工艺制备了氧化石墨烯/WC-Co复合粉体,并对复合粉体的微观形貌进行了表征。利用放电等离子烧结(spark plasma sintering,SPS)技术制备了石墨烯/WCCo硬质合金,对复合材料的力学性能进行了测试分析。机械搅拌制备的氧化石墨烯/WC-Co复合粉体经过SPS烧结后得到的硬质合金横向断裂强度和维氏硬度为1 850 MPa,1 830,与不添加石墨烯的WC-Co硬质合金相比分别提高了3.9%,5.8%。静电吸附制备的氧化石墨烯/WC-Co复合粉体经过SPS烧结后得到的硬质合金横向断裂强度和维氏硬度为1 980 MPa,1 850,与不添加石墨烯的WC-Co硬质合金相比分别提高了11.2%,6.9%。     

超细及纳米WC-Co复合粉的低成本短流程制备及应用

综述了在超细及纳米WC-Co粉末的制备研究方面国内外的相关研究进展,系统介绍了北京工业大学硬质合金研究组在研究开发超细及纳米WC-Co复合粉的原位反应合成技术、超细及纳米复合粉在金属陶瓷防护涂层及烧结硬质合金块体材料中的应用等方面开展的系列工作和取得的研究结果。以合成的WC-Co复合粉为原料,制备的超细结构硬质合金涂层、超细晶及纳米晶硬质合金块体材料均具有优良的综合性能。     

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.      

纳米NbC-Co复合粉末的原位合成及其在烧结硬质合金中的应用北大核心

首先探究了以Nb2O5、Co和炭黑的原位反应制备纳米NbC-Co复合粉末的最佳工艺,然后以此复合粉作为添加剂,研究了其对低压烧结制备WC-Co硬质合金组织和性能的影响。热力学计算和原位反应实验结果表明,原料粉末中未添加Co时存在明显的Nb2O5→NbO2→NbC两段反应过程,而添加Co不仅显著降低了反应发生温度,还使Nb2O5的还原、碳化两步反应几乎同时进行。通过优化原料粉末的配碳量、反应温度,制备的NbC-Co复合粉物相纯净,具有较低的氧含量,平均粒径为82 nm。添加纳米NbC-Co使制备的WC-Co硬质合金的晶粒尺寸由0.7μm降低至0.48μm,组织更为均匀,室温和高温硬度均明显提高。即使温度达到800℃,制备的WC-12Co-1NbC硬质合金的硬度仍维持在890HV30。     

3种特殊微结构WC-Co硬质合金的研究进展

研发WC-Co硬质合金新型的粉末制备方法和烧结技术以开发综合性能优良的硬质合金材料受到了广泛的重视,但关于粉末形貌结构对材料性能的影响还缺乏深入的研究。本文综述了粉末的形貌结构与3种特殊微结构硬质合金,超细/纳米结构硬质合金、中/粗晶粒硬质合金、板晶硬质合金的应用研究进展。     

纳米NbC-Co复合粉末的原位合成及其在烧结硬质合金中的应用

首先探究了以Nb_2O_5、Co和炭黑的原位反应制备纳米NbC-Co复合粉末的最佳工艺,然后以此复合粉作为添加剂,研究了其对低压烧结制备WC-Co硬质合金组织和性能的影响。热力学计算和原位反应实验结果表明,原料粉末中未添加Co时存在明显的Nb_2O_5→NbO_2→NbC两段反应过程,而添加Co不仅显著降低了反应发生温度,还使Nb_2O_5的还原、碳化两步反应几乎同时进行。通过优化原料粉末的配碳量、反应温度,制备的NbC-Co复合粉物相纯净,具有较低的氧含量,平均粒径为82 nm。添加纳米NbC-Co使制备的WC-Co硬质合金的晶粒尺寸由0.7μm降低至0.48μm,组织更为均匀,室温和高温硬度均明显提高。即使温度达到800℃,制备的WC-12Co-1NbC硬质合金的硬度仍维持在890HV30。     

新型含片状晶WC-10%Co硬质合金的制备及其性能研究

通过球磨诱导生成薄片状W晶源,再引入超细黄钨(纳米W源)、碳黑(活性碳源)、钴及适量晶粒长大抑制剂(Cr_3C_2)高效球磨生成含片状晶W/Co/C复合粉末,于低压真空烧结炉中在1410℃的温度下一次碳化烧结制备了片状晶强化新型结构WC-10%Co(质量分数,下同)硬质合金,研究了20%片状W的引入对WC-10%Co硬质合金显微组织结构和性能的影响。通过比表面测定仪和费氏粒度仪测定了粉体的比表面和粒度,用扫描电镜(SEM)观察了粉末的形貌和烧结体的显微组织结构,按硬质合金性能测试标准对WC-Co烧结体的物理和力学性能进行了测定。结果表明,碳辅助氢还原球磨诱导生成含片状晶W/Co/C复合粉末,经一次碳化烧结可制备出显微组织结构明显不同于普通合金的含片状晶新型结构WC-Co硬质合金;20%片状W粉末的引入致使合金整体晶粒尺寸偏粗,矫顽磁力偏低,但其片状晶和超细晶粒均布的组织结构,不仅能有效提高合金的硬度,还能改善合金的断裂韧性。     

热等静压法制造复合轧辊的研究

首次尝试用了热等静压法制造大型钢管张力减径机复合硬持合金轧辊，并获得了近实物尺寸的复合轧辊。通过对复合轧辊解剖取样，考察了复合轧辊界面结合特征，测定了复合轧辊界面结合强度，分析了复合轧辊裂纹产生的原因，为热等静压法生产复合轧辊的进一步研究提供了工艺参考和实验依据。     

高碳高钼高速钢导辊的研究与应用

导辊是高速线材轧机上的主要消耗工具 ,要求高耐磨性、抗粘钢性和热疲劳抗力。普通奥氏体耐热钢 ,马氏体耐磨钢或耐磨铸铁导辊满足不了上述要求 ,使用寿命短 ,降低了轧机作业率。硬质合金导辊具有良好的耐磨性和高温稳定性 ,使用效果好 ,但生产成本高。高碳高钼高速钢具有硬度高、红硬性和耐磨性好等特点 ,但铸造高速钢脆性大 ,采用RE -Mg -Ti复合变质处理 ,可以改变共晶碳化物的形态和分布 ,使铸造高速钢冲击韧性提高 86 .2 % ,热疲劳抗力和耐磨性也明显改善。变质处理高速钢导辊使用中不粘钢、不破碎、不剥落 ,使用寿命比高Ni-Cr合金铸钢导辊提高 3倍以上 ,接近硬质合金导辊     

浅析棒材生产中的降本增效

在轧钢工艺应用新技术中,通过连铸坯热送热装工艺、加热炉蓄热式加热、全线控制轧制、PLC调速、精轧机组切分轧制生产等达到线棒材生产的降本增效和产品结构调整;成品轧机使用碳化钨辊环的硬质合金组合式轧辊提高作业率;成品轧机后三段冷却管的控制冷却工艺,使产品获得很好的综合力学性能,产品级别迈上了一个台级,调整结构效益明显。     

硬质合金复合辊环研制及在棒材轧机上的应用

为了制造低成本的硬质合金/钢复合辊环,根据对复合强度与轧制扭矩关系的计算及对不同胶结剂复合强度研究,用化学胶结工艺制造了硬质合金复合辊环,与辊轴装配成复合轧辊,在Pomini棒材轧机上进行了轧制性能试验,与冶金工艺制造的复合辊环进行了对比.结果表明,胶结工艺制造的复合辊环具有容易制造、成本低的优点,轧钢性能与冶金复合辊环基本相同,能满足棒材等小型材轧机的要求.     

烧熔的钢结硬质合金组织的研究

通过对熔化碳化钨基钢结硬质合金组织和再经退火处理后组织的分析,以及添加不同碳量对组织的影响实验,证明钢结硬质合金烧熔后组织中已无WC存在,适当增加碳含量或WC含量和退火处理则可使WC还原,改善不良组织。     

两次碳化法制取细颗粒碳化钽的工艺研究

研究了二次碳化法制取细颗粒碳化钽的生产工艺,对影响产品粒度和质量的主要因素进行了探讨,结果表明：用硬质合金球作介质、带硬质合金衬板的球 机代替高效粉碎机制粉,不仅可以明显降低产品粒度,而且能胶儿降低产品中的铁含量;采用新的工艺参数批量生产碳化钽,粒度细、杂质含量低、其质量能满足质合金工艺的需要。     

气流粉碎方法制备超细WC粉末

气流粉碎技术是一种有效的粉末细化方法,目前主要应用于化工、医药等领域,在硬质合金制备领域应用气流粉碎技术目前还鲜有报道。以同种WC粉末为原料,分别采用高能球磨和气流粉碎的方法细化,通过实验对比两种工艺制备出粉末的物理性能及粒度分布、微观结构。发现气流粉碎方法细化粉末粒度小、分布均匀、无团聚、性能较好,适宜于制备高性能超细硬质合金。     

预先粗化碳化物处理对[1]GCr15钢轧辊强韧性的影响

GCr15钢螺纹钢丝轧辊服役时常发生早期脆性断裂现象,采用适当的粗化碳化物预先处理工艺,通过提高淬火后钢中低碳马氏体的相对含量来提高钢的强韧性,由此防止轧辊的早期断裂.     

WC-Co硬质合金的相对磁饱和

介绍了硬质合金相对磁饱和的测量原理,用相对磁饱和度量硬质合金中的碳的精确度,硬质合金相对磁饱和与硬质合金其他性能的关系,在硬质合金生产过程中如何应用相对磁饱和来控制硬质合金中的碳。