Consolidation and properties of ultrafine binderless cemented carbide by spark plasma sintering

Owing to the absence of metal binder, binderless cemented carbides have higher wear, corrosion, and oxidation resistance. WC-0.3VC-0.5Cr3C2 powders with an average particle size of 200nm and a little amount of active element were consolidated by spark plasma sintering. The sintered microstructure revealed that the average WC grain size was 0.24μm, which was almost consistent with the initial fine powder. The results of XRD showed that W2C phase was formed. Nearly complete densification of ultrafine binderless cemented carbide was achieved by sintering at 1400℃ for 120s under 50MPa. The resulting hardness and the fracture toughness were 28.18 GPa and 6.05MPa·m1/2, respectively.     

微波烧结WC-Co细晶硬质合金的工艺与性能

采用微波烧结新技术研究了ＷＣＣｏ 细晶硬质合金的烧结工艺与性能, 并同常规烧结工艺进行了比较。结果表明： 微波烧结ＷＣＣｏ 细晶硬质合金在１ ３００ ℃的烧结温度下保温１０ ｍｉｎ 时, 可达到９９ ．８ ％ 的相对密度; 烧结温度降低, 烧结时间大幅度缩短, 且制品的显微晶粒尺寸只有常规烧结的一半; 抗弯强度、矫顽磁力、硬度有较大幅度提高     

Effects of nano-Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> and nano-ZrO<Subscript>2</Subscript> on the microstructure,behavior and abrasive wear resistance of WC-8Co cemented carbide

WC-8wt.% Co cemented carbides with varied nano-Al 2 O 3 and nano-ZrO 2 contents were prepared respectively following conventional powder metallurgical procedures. Effects of nano-Al 2 O 3 and nano-ZrO 2 on the microstructure, behavior, and abrasive wear resistance were investigated. The result shows that a finer and more homogenous microstructure can be achieved by increasing nano-Al 2 O 3 , and increasing nano-ZrO 2 makes the microstructure more refined. Nano-Al 2 O 3 and nano-ZrO 2 could both help to give increased hardness. Transverse rupture strength is higher if the above nano-oxides are doped appropriately, whereas excess addition is deleterious. Abrasive wear resistance presents different variations with respect to increasing nano-Al 2 O 3 and nano-ZrO 2 . By contrast, increasing nano-ZrO 2 enhances the abrasive wear resistance more effectively than increasing nano-Al 2 O 3 . The influence of the two nano-oxides contents on the abrasive wear resistance does not almost vary with wear time, and the optimum addition level of nano-Al 2 O 3 in WC-8% Co cemented carbide is 0.3 wt.% from the stand of abrasive wear resistance. In addition, both of the nano-oxides can retard the increase of wear rate in long-term abrasive wear.     

Sintering characteristics and microstructure of WC-Co-VC/Cr<Subscript>3</Subscript>C<Subscript>2</Subscript> ultrafine cemented carbides

The sintering characteristics, microstructure, and mechanical properties of ultrafine WC-12%Co-0.2%VC/0.5%Cr₃C₂ cemented carbides were investigated. Dilatometric and differential thermal analyses (DTA) indicate that the compacts start to shrink at 600°C, the shrinkage rate peak is at 1190°C, and the liquid formation temperature is lower than the W-C-Co eutectic temperature (1330°C). Microstructure analysis results show that the cemented carbides with fine and homogeneous microstructure were obtained when sintered at 1430°C. Continuous and discontinuous grain growth was suppressed due to the synergistic action of VC/Cr₃C₂. The transverse rupture strength (TRS) of the samples reaches 4286 MPa, with the hardness HRA 92.1. The fine and homogeneous microstructure, alloy strengthening, and different phase constitutions of binder in the cemented carbides result in high hardness and TRS. Continuous and discontinuous grain growth was observed in the cemented carbide sintered at 1450°C, which results in significant decreases of hardness and TRS. It indicates that VC/Cr₃C₂ additions in the cemented carbides can only suppress the grain growth at a certain temperature.     

Ni元素扩散行为对硬质合金/钢钎焊接头力学性能及微观组织的影响

本文采用不同含量的Ni元素的钎料对YG15硬质合金与35CrMo钢进行了钎焊,分别研究了Ni元素含量,钎焊温度以及有无超声作用等因素对接头力学性能与微观组织的影响,研究表明钎焊温度为800°C时随钎料中含Ni元素的增加,界面处可获得连续的α-Cu固溶体层,当钎料中Ni元素含量为4.7%时,其接头剪切强度最高,为295MPa。发现钎焊温度将影响Ni元素的扩散行为,从而影响界面处贫Co区的宽度,在温度为730℃时贫Co区宽度最小,其接头剪切强度值也最高,为350MPa。施加超声可以使增加贫Co区宽度,降低共晶组织含量,并使得WC颗粒迁移进入钎缝金属。当超声时间为30s时,贫Co区宽度为17.5μm,接头剪切强度为378MPa,比无超声时接头强度提高6%。     

基体梯度结构对TiN涂层硬质合金力学和切削性能的影晌

研究基体梯度结构对TiN涂层硬质合金力学和切削性能的影响;采用阴极弧蒸发涂层工艺分别在均质和梯度硬质合金基体上制备TiN涂层:运用金相观察、扫描电镜分析、三点抗弯强度测试、显微硬度测试和切削性能测试,研究基体梯度结构对TiN涂层硬质合金组织结构、力学性能和切削性能的影响.结果表明:基体结构梯度化后,TiN涂层表面形貌由平整状变为网状结构,显微硬度提高19%,抗弯强度提高6.1%;基体结构梯度化后,涂层硬质合金的结构发生变化、力学性能得到提高,涂层刀片的抗冲击性能和切削性能分别提高10%和15%左右.     

深冷处理对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

对YG8和YG25两种WC-Co硬质合金不同时间深冷处理后的力学性能和疲劳性能进行了研究,利用X射线衍射方法分析了深冷前后合金的相变和残余应力变化,通过扫描电子显微镜（SEM）观察了材料的断口形貌和断裂方式。结果表明：深冷处理能有效提高了WC-Co硬质合金的硬度、强度、耐磨性和疲劳寿命。深冷处理时间是最主要的工艺参数,对YG8合金来说,2 h为深冷处理最佳工艺时间,而YG25则为8 h。其性能变化的主要原因是深冷处理导致硬质合金表面残余应力的变化和Co粘结相发生马氏体相变。     

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。     

VC添加量对纳米晶硬质合金的制备及性能影响

以钨钴氧化物、炭黑和VC为原料,采用原位还原碳化法制备WC-Co复合粉末,将复合粉末进行放电等离子烧结致密化制备WC-Co硬质合金块体材料。研究了不同VC添加量的复合粉末和块体材料的相组成、显微组织和性能,结果表明:VC的添加量对复合粉末的相组成、合金的晶粒尺寸和性能具有重要的影响,原料中添加2.0%VC(质量分数)时可获得平均晶粒尺寸为101 nm,相组成仅为WC和Co且具有高硬度和良好韧性的硬质合金块体材料。     

SiC掺杂WC-10Ni硬质合金的真空烧结及性能研究

采用高能球磨和真空烧结技术制备了纳米SiC颗粒弥散增强WC-10Ni硬质合金复合材料,研究了SiC添加量和烧结温度对SiC掺杂WC-10Ni硬质合金复合材料显微组织和室温力学性能的影响。结果表明,采用真空烧结技术于1 450 ℃和1 500 ℃下烧结可获得烧结颗粒结合良好,致密度高达99.2%的WC-10Ni-SiC复合材料。SiC的添加不仅可以抑制WC晶粒的长大,起到细化晶粒的作用,还可促使WC晶粒烧结致密化。而且所获得的复合材料的维氏硬度随着SiC含量的增加而提高,最高达1 649 HV;断裂韧性和抗弯强度随着SiC添加量增加均呈现先升高后降低的趋势,当SiC添加量为0.5wt%时可获得断裂韧性和抗弯强度分别为12.7 MPa.m_1/2和1 126.1 MPa的WC-10Ni-SiC硬质合金复合材料。     

微波烧结温度对WC钢结硬质合金组织性能的影响

以WC颗粒为增强相,铁粉为基体,通过球磨、压制成型,微波烧结制备WC钢结硬质合金。结果表明：随着烧结温度的升高,硬质合金相对密度、显微硬度和抗弯强度均先升高后下降,在1280℃时达到最高值,即相对密度、显微硬度和抗弯强度分别达到94.85%、544 HV和847.37 MPa。1280℃烧结为液相烧结,烧结过程中WC和Fe发生相变,产生新的增强相Fe2W2C,新相以颗粒的形式存在,弥散分布在钢的基体中,对材料的性能起到强化作用。微波烧结比真空烧结温度更低,时间更短,力学性能更好。     

Effect of VC and NbC additions on microstructure and properties of ultrafine WC-10Co cemented carbides

The nanocomposite WC-Co powders were prepared through planetary ball milling method. Effects of grain growth inhibitor addition and the vacuum sintering parameters on the microstructure and properties of ultrafine WC-10Co cemented carbides were investigated using X-ray diffractometer, scanning electron microscope and mechanical property tester. The results show that VC and NbC additions can refine the WC grains, decrease the volume fraction of Co₃W₃C phase in ultrafine WC-10Co cemented carbides, and increase the hardness and fracture toughness of the base alloys. After sintering for 60 min at 1400 °C, the average grain size and hardness of ultrafine-grained WC-10Co-1VC cemented carbide are 470 nm and HRA 91.5, respectively. The fracture toughness of cemented carbide WC-10Co-1NbC alloy is over 7 MN·m^?3/2.     

含WB烧结硬质合金的组织结构和性能研究

将不同含量的WB粉末添加到传统成分的WC-Co粉末中,利用低压烧结技术制备了系列含WB的WC-Co型硬质合金,并对其物相组成、组织结构和力学性能进行了系统表征分析。研究发现,在低压烧结过程中WB与Co发生反应,生成了具有超高硬度的WCoB相,由此降低了粘结相Co对WC晶粒的隔离,增加了WC晶粒间的接触度,引起合金韧性下降。添加WB制备的硬质合金材料其摩擦系数更低,随WB添加量的增加,硬度和耐磨性明显提高,当WB添加量为30%(质量分数)时,制备的硬质合金材料的硬度达到19 000 MPa,其磨损速率仅为传统WC-Co硬质合金1/10。然而,添加WB的WC-Co合金的断裂韧性约为传统WC-Co硬质合金的83%~91%。     

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。     

热处理对超细晶WC-15Co-0.2VC-0.4Cr_3C_2组织和性能的影响

分析了淬火和回火对WC-15Co-0.2VC-0.4Cr3C2超细晶硬质合金力学性能、微观组织及相结构的影响。研究发现,1 050℃淬火后横向断裂强度(TRS)由烧结态的4 020 MPa提高到4 590 MPa。TEM观察发现WC晶变得圆整,XRD分析显示高温淬火后的试样中塑性粘接相α-Co的含量明显高于烧结态,这使得合金的横向断裂强度显著提高。淬火后低温回火时消除淬火残余应力,TRS进一步提高,但回火温度高于300℃后TRS值下降,原因是高温回火时塑性粘结相α-Co转变成为ε-Co。     

热处理对0Cr13钢力学性能和磁性能的影响

研究了不同再结晶退火和调质处理工艺对0Cr13不锈钢常温下力学性能和磁性能的影响。结果表明:0Cr13钢经980 ℃×1 h 淬火,水冷+725 ℃×2 h回火,水冷+400 ℃×2 h回火,炉冷处理,可以获得铁素体和马氏体双相组织,力学性能与磁性能的匹配较好;0Cr13钢经980 ℃×1 h淬火,水冷+725 ℃×2 h回火,水冷+870 ℃×2 h回火,炉冷处理,磁性能优异,且矫顽力较小,但强度显著下降。820 ℃×5 h 炉冷再结晶退火后,可获得更加规整、均匀的等轴铁素体组织,强度比调质处理的低,但具有良好的软磁性能。调质处理后采用870 ℃高温回火,可以显著降低材料的矫顽力H_c和剩余磁感应强度B_r,去磁场时可快速退磁。0Cr13钢中铁素体量多则弱磁特性好,马氏体量多则强度高,磁性能和强度存在一定的矛盾关系,较好的磁性能会损失一定的强度,反之亦然。     

VC和碳含量对超细晶硬质合金室温和高温性能的影响

以原位还原碳化技术制备的WC-8Co复合粉和VC粉末为原料,采用低压烧结技术制备出超细晶硬质合金.系统研究了 VC添加量和复合粉中碳含量对硬质合金的相组成、显微组织、室温和高温力学性能的影响.结果表明:硬质合金的晶粒尺寸、硬度和断裂韧性主要受vC添加量的影响,且随vC添加量的增加呈单调变化;抗弯强度随VC添加量的变化趋...     

VC和Cr_3C_2抑制剂的应用和图解优化设计

本文主要介绍了VC和Cr3C2的添加量对超细硬质合金的晶粒长大抑制效果,绘制出了VC和Cr3C2的含量与合金的硬度和横向断裂强度之间的三维关系图,从此三维图中可以直观、方便地找到获得硬质合金优良性能的抑制剂优化成分范围。     

超细硬质合金WC-10Co-0.8(VC/Cr_3C_2)的烧结特征

超细硬质合金粉末粒度细小,具有高的比表面积和缺陷密度,因而具有较高的烧结活性,呈现出与普通硬质合金不同的烧结特征。因此,针对超细硬质合金特点制定合适的烧结工艺在生产超细硬质合金中是至关重要的。真空烧结超细硬质合金WC-10Co-0.8(VC/Cr3C2)的结果表明:1320℃烧结温度下的超细硬质合金,较1350℃和1380℃的密度和硬度低,WC晶粒细而孔隙度高。1350℃比1380℃具有更高的横向断裂强度(TRS)。WC-10Co-0.8(VC/Cr3C2)超细硬质合金的适宜烧结温度为1350℃。差热分析(DTA)对烧结过程中的热效应分析表明:出现液相温度为950℃,1300℃结束。同时氧化杂质被还原导致质量的损失和气体的产生。晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2的加入,提高了氧化物杂质还原温度。     

铬、钼对耐候钢熔敷金属耐蚀性能和力学性能的影响

通过周浸加速腐蚀试验、锈层微观分析、电化学等方法,研究了铬和钼对耐候钢熔敷金属耐蚀性能和力学性能的影响.结果表明,熔敷金属中铬、钼含量增加,其耐蚀性能提高.钼对耐蚀性的提升优于铬.铬、钼分别以Cr₂O₃,Fe_xCr_3-xO₄,MnFe_xCr_2-xO₄,Mn_1-xFe_xCr₂O₄,NiFe_xCr_2-xO₄和MoO₃形式富集于锈层中,提高锈层致密性,抑制阳极溶解,增强锈层对基体的保护作用,从而提高熔敷金属的耐蚀性能.铬、钼含量增加,熔敷金属强度上升,冲击韧性明显下降.同时,熔敷金属中M-A组元和粒状贝氏体含量增加,针状铁素体含量降低.组织差异是造成熔敷金属强度升高、韧性降低的主要原因.