W-Ni/TiC复合材料的制备与组织

采用化学活化预处理对Ti C粉体进行镀前预处理,预处理后通过化学镀制备Ni-W包覆Ti C复合粉体,再将2%Ni-W包覆Ti C复合粉体与W粉混合,采用不同压力压制后烧结获得了W-Ni/Ti C复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)观察和分析了Ti C陶瓷粉体预处理前后形貌、包覆后复合粉体的形貌和成分、以及不同压力压制W-Ni/Ti C烧结体形貌和成分,探讨了Ni-W包覆Ti C复合粉体和W-Ni/Ti C复合材料形成过程,压制压力对烧结体的影响规律。结果表明,化学镀方法能够制备Ni-W包覆Ti C复合粉体,粉体包覆均匀性良好,所获得的W-Ni/Ti C复合材料与相同工艺下烧结的纯钨相比具有较好的致密性,且随着压制压力的增大,致密性更高。     

原位合成复合粉制备超细WC-Co硬质合金

以偏钨酸铵、可溶钴盐、可溶碳源为原料,经喷雾转化、煅烧、低温还原碳化制备超细晶WC-Co复合粉;采用同样成分配比及工艺,在煅烧后增加短时球磨工艺,制备出另一种超细晶WC-Co复合粉;分别以2种复合粉为原料,用放电等离子直接烧结制备超细WC-Co硬质合金。采用SEM、XRD、钴磁仪、矫顽磁力计、维氏硬度计等对复合粉形貌、合金显微组织与性能进行表征分析。结果表明,未短时球磨的粉末呈现出球形结构,WC颗粒被Co相粘结在一起,可观察到烧结颈并有异常长大晶粒,经过短时球磨工序制备的粉末为分散颗粒,2种粉末中Co相同时以fcc与hcp的结构存在,粉末WC晶粒尺寸约为0.26μm;未短时球磨的粉末制备的合金存在少量孔隙,致密度较低,有异常长大晶粒。短时球磨能有效提高粉末颗粒的分散性,减少烧结体中的显微组织缺陷,制备的合金综合性能得到提高。     

预处理工艺对放电等离子烧结超细晶WC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用不同粒度的WC粉与超细Co粉混合得到初始粉末,利用直接放电等离子烧结(SPS)技术和一种包括真空预处理和SPS烧结的新制备方法,研制超细晶WC-Co硬质合金块体.结果表明,两种不同粒度匹配的混合粉末经真空预处理后SPS烧结得到的试样较直接SPS烧结试样的硬度稍有降低,但断裂韧性得到提高,尤其是抗拉强度得到显著提高.对试样显微组织和性能分析表明,混合粉末的真空预处理工艺对SPS烧结WC-Co硬质合金具有重要作用:去除混合粉末吸附气体,消除Co池,同时保证WC晶粒不发生明显长大.     

以石墨烯为碳源的硬质合金制备与性能

以N-甲基吡咯烷酮分散的石墨烯代替常规的冶金炭黑作为碳源,采用短流程原位还原碳化反应制备出纳米晶WC-Co复合粉末。采用放电等离子烧结系统对复合粉末进行快速烧结致密化。结果表明,石墨烯作为碳源可显著降低原位还原碳化反应温度,复合粉末粒径细小且分布均匀。得到的超细晶硬质合金块体材料平均晶粒尺寸约为290 nm,HV_(30)硬度值为13.877±0.131 GPa,断裂韧性KIC值为8.3±0.1 MPa·m~(1/2)。通过HRTEM观测表明,试样中WC/WC晶界、WC/Co相界、WC/C相界具有很高的匹配度。     

高能球磨制备纳米WC-Co复合粉末及其SPS烧结

本文采用高能球磨法制备纳米结构WC-Co粉末,并采用放电等离子体烧结方法(SPS)对该纳米粉末进行致密化。使用X射线衍射、SEM等手段分析了高能球磨对WC-Co复合粉末中WC晶粒尺寸和粒度的影响。发现经过90h左右的高能球磨,WC-Co的粉末粒度可以达到300nm左右,而WC的晶粒尺寸可以细化到8nm左右。经过SPS烧结后,合金中的WC相的晶粒尺寸可以保持在300nm左右,而Co多以fcc结构出现。     

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。     

以石墨烯为碳源的硬质合金制备与性能研究

以N-甲基吡咯烷酮分散的石墨烯代替常规的冶金炭黑作为碳源,采用短流程原位还原碳化反应制备出纳米晶WC-Co复合粉末,石墨烯作为碳源可显著降低原位还原碳化反应温度,复合粉末粒径细小且分布均匀。采用放电等离子烧结系统对复合粉末进行快速烧结致密化,得到平均晶粒尺寸为~290nm的超细晶硬质合金块体材料,具有硬度值HV30为1387.7±13.1kg/mm2,断裂韧性KIC值为8.3±0.1MPa?m1/2的良好力学性能,通过HRTEM观测得到试样中WC/WC晶界、WC/Co相界、WC/C相界具有很高的匹配度。     

钼粉表面化学镀铜复合粉末烧结致密化

对化学镀法制备铜包钼的钼铜复合粉体的烧结致密化特点进行了研究,讨论了化学镀法制备钼铜复合粉的成形性,分析了化学镀铜钼粉的预处理、烧结温度、保温时间及复压复烧工艺对致密化的影响.结果表明,化学镀法制备钼铜复合粉成形性好,生坯相对密度可达到87%.在优化各影响因素的情况下,Mo/28Cu采用常规粉末冶金工艺得到了相对密度达97%的钼铜复合材料,钼铜复合材料具有典型的网络状结构,复合材料内部基本无孔洞,铜相分布均匀.     

超细WC-Co硬质合金及其磨损性能研究

采用低温化学镀方法在超细WC颗粒表面进行金属钴包覆,烧结包覆后的复合粉体制备新型硬质合金NYG（WC-3%Co）.研究了超细WC-Co硬质合金的力学性能、断口形貌和显微结构,在销盘式磨损试验机上进行干滑动磨损实验.结果表明,在硬质合金烧结过程中,沿WC晶界均匀分布的金属钴不仅起粘结剂作用,也起抑制剂作用阻碍晶粒的长大;新型硬质合金的抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性能均得到较大提高;在干滑动摩擦条件下,新型WC-Co硬质合金的失效以塑性变形及细小碳化钨相颗粒脱落为特征.     

WC-Co硬质合金特征晶面分布的研究

采用不同温度进行原位还原碳化反应制备纳米粒径的WC-Co复合粉末,进而利用放电等离子烧结技术进行快速致密化,制备得到致密的纳米晶硬质合金块体材料。系统的检测分析表明,低温下反应制备的以缺碳相为主相的复合粉经烧结致密化后块体试样存在WC晶粒高度取向分布的特征,其中,(0001)面在垂直于压力方向上面积分数达到40%,在平行于压力方向上(0001)面的面积分数仅为10.72%。与之对比,在高温反应制备的复合粉末烧结制备的块体试样中,没有出现特征晶面分布的各向异性。     

Cu@Ag包覆粉体的SPS烧结及其致密机理研究

采用化学镀法制备Cu@Ag包覆粉体,并利用放电等离子烧结技术(SPS)对其进行烧结,利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜研究包覆粉体、烧结样品的微观结构,对烧结样品的物相、致密度及其致密化机理进行表征与分析.结果表明,化学镀法制备的Cu@Ag粉体表面存在高纯的包覆层.在较低的烧结温度下可以得到致密度高的Cu-Ag烧结块体...     

工艺参数对WC-Co硬质合金组织及力学性能的影响

研究了不同的抑制剂添加分量、模压压力、烧结温度等工艺对WC-Co硬质合金的组织结构和力学性能的影响规律和机制。结果表明,通过添加0.4wt%的VC和0.4wt%的Cr_3C_2的晶粒长大抑制剂与WC、Co复合粉末进行配比,采用100 MPa的模压压力制备出WC-Co硬质合金复合粉体压坯。将压坯放入真空烧结炉中,1450℃设定为最高烧结温度,可制得硬度为2459 HV、抗弯强度为3105 MPa、密度为15.5 g/cm~3以及致密度达到97.8%的硬质合金。     

纳米Al2O3p化学镀铜复合粉末的烧结致密化

化学镀是制备纳米颗粒增强金属基复合材料的有效方法.对纳米Al2O3p化学镀铜粉末的烧结致密化特点进行了研究,分析了化学镀粉末的预处理、成型压力、烧结温度、保温时间、复压复烧工艺等对致密化的影响.在优化各影响因素的情况下,对Al2O3含量为10%的化学镀铜粉末采用常规粉末冶金工艺得到了相对致密度达94%的试样.     

烧结过程中WC晶粒形貌的变化

采用粉末冶金工艺烧结了纯WC,制备了WC-10%Co硬质合金,利用JSM5600LV扫描电镜观察不同烧结温度下制备的试样WC颗粒/晶粒形貌。结果表明:纯WC进行烧结时,烧结过程中在表面张力的作用下,系统向能量最低趋势发展,WC晶粒保持球形或类球形;在有钴的存在下,界面张力状态发生了改变,为了达到系统的稳定状态,WC/Co接触界面向平直化发展,烧结温度达到共晶温度之后,在溶解-析出机理的作用下,WC晶粒有选择性长大,形状更加规则化,最终导致WC/Co界面平直。     

Co含量对金刚石–WC–Co复合材料耐磨性的影响

随着采矿和城市基建等行业的发展,对矿用WC–Co采掘工具的耐磨性提出了更高的要求。通过添加金刚石增强WC–Co矿用工具的耐磨性是一种可行的新思路。在烧结制备金刚石–WC–Co复合材料的过程中钴相作为催化剂会加速金刚石向石墨转变。为研究Co对复合材料中金刚石石墨化程度的影响,采用放电等离子体烧结技术(SPS)制备金刚石–WC–Co复合材料,分析了复合材料中金刚石石墨化程度并采用砂轮法研究了复合材料的磨损性能和磨损机理。结果表明：金刚石–WC–Co复合材料中金刚石可以起到增韧效果;Co含量增加会促进复合材料致密化进程,同时也会降低复合材料的硬度;随着Co含量增加,复合材料材料耐磨性变差。磨损过程中 WC–Co基体率先被磨损去除,金刚石后被磨损,金刚石会增强材料的耐磨性能。     

塑料表面化学镀铜的生长过程

采用化学活化预处理对PC塑料基体进行化学镀前预处理,然后通过化学镀在预处理后的PC塑料基体上成功获得了铜镀层。通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)研究分析了PC塑料活化预处理前后表面形貌、化学镀过程中不同时间所获得的铜镀层、化学镀后的铜镀层的表面形貌,探讨了化学镀PC塑料表面镀铜层生长机理。结果表明:采用化学活化预处理对PC塑料基体进行活化处理,预处理后的塑料基体直接进行化学镀铜处理,铜镀层均匀致密良好;Cu颗粒的形核、长大和聚集过程为:化学镀溶液中的反应物在PC表面缺陷(台阶或凹坑)处吸附,发生氧化-还原反应沉积出Cu颗粒;先沉积的Cu粒子以线型方式长大,其长大过程为纳米级Cu粒子聚集过程,并不断重复,形成物理团聚的Cu胞;最后Cu胞与Cu胞之间融合,从而形成紧密结合、致密的铜镀层。     

高速电弧喷涂FeMnCrAl/Ni包覆WC涂层组织与性能

采用无需常规敏化活化的预处理常温超声波化学镀方法制备Ni包覆WC复合粉体,以其作为增强相的粉芯丝材通过高速电弧喷涂技术制备FeMnCrAl/Ni包覆WC涂层。采用光学显微分析（OM）、场发射扫描电镜分析（FE-SEM）、能谱分析（EDS）以及涂层性能测试方法,研究Ni包覆WC复合粉体对涂层组织结构及性能的影响。结果表明：Ni包覆WC复合粉体能改善涂层中各相之间的结合状态,减少涂层中氧化物和孔隙率,提高涂层与基体的结合强度和涂层的内聚强度,改善了涂层抗冲蚀磨损性能。     

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。     

湿化学法制备W-TiC复合粉体及其SPS烧结行为

采用湿化学法制备W-TiC复合粉体,然后采用放电等离子体烧结(SPS)技术制备超细晶W-TiC复合材料,并对其复合粉体形貌和烧结复合材料组织结构进行研究。结果表明,对原始TiC粉进行活化预处理,使TiC粉表面获得均匀分布的缺陷,提高TiC粉表面的的亲水性,通过化学还原获得第二相TiC颗粒,且均匀弥散分布于W基体晶界和晶粒内。采用SPS烧结技术获得的超细晶W-TiC复合材料晶粒尺寸为400 nm,致密度为95%,维氏显微硬度值HV0.2达到1280。     

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。