WC-10%Co细晶硬质合金晶粒夹粗的模拟研究

在细晶硬质合金原料粉末中添加少量4μm和11μm的WC粉末模拟合金中的晶粒一般夹粗和异常长大,研究粗晶WC含量及尺寸对WC-10%Co细晶硬质合金组织与性能的影响。结果表明:添加2%～8%的4μmWC粉末的合金,合金中的粗晶WC零星分布,粗晶尺寸约4～10μm,粗晶面积分数约0.29%～1.42%;添加2%～8%的11μmWC粉末的合金,合金中的夹粗现象非常明显,粗晶WC大于10μm,粗晶面积分数约0.99%～5.03%,呈现较明显的双峰组织。粗晶WC的粒度和含量影响WC-10%Co细晶硬质合金的性能,当参比原料粉末中添加相同规格的WC粉末时,随着添加量的增加,磁力、硬度、横向断裂强度、抗压强度逐渐下降,断裂韧性逐渐增加。添加2%的4μmWC粉末的WC-10%Co细晶合金,粗晶WC尺寸小于10μm且均匀分布,每平方毫米粗晶个数约为438,粗晶面积分数为0.29%,综合性能可达到未含夹粗WC合金的性能。     

稀土Y_2O_3对WC-6%Co超细硬质合金组织及性能的影响

本文研究了在复合抑制剂(Cr3C2/VC/TaC)组成及含量不变的基础上,添加不同量Y2O3对WC-6%Co超细硬质合金的组织结构、磁性能及力学性能的影响。通过XRD以及性能测试,研究发现:在WC-6%Co超细硬质合金中添加Y2O3,能起到细化晶粒的效果,当添加0.2%Y2O3时,合金的晶粒最细,致密度最好,WC晶粒分布均匀;Y2O3会影响WC-6%Co超细硬质合金的磁性能,随着Y2O3含量的增加,合金的矫顽磁力增加,磁饱和强度略有降低,Y2O3能有效的改善合金的机械性能,特别是其抗弯强度。结果表明,当抑制剂配方为0.8%(Cr3C2/VC/TaC)+0.2%Y2O3时,制备的WC-6%Co超细硬质合金的机械性能具有最佳值,硬度达到94.1 HRA,抗弯强度1 770 MPa。     

B对WC-20%Co硬质合金微观结构与力学性能的影响

硬质合金中微量元素的添加主要集中在V、Ta、Hf、Ce等金属元素，非金属元素应用较少，主要有B等元素。非金属元素B引入硬质合金方式主要有表面渗硼和在原料粉末中添加，本文以化学性能稳定的B₄C为添加剂，在WC-20%Co(YG20C)硬质合金混合料制备过程中进行添加，采用气压烧结制备出含硼WC-20%Co硬质合金。研究了B添加(0.01%、0.03%、0.06%，质量分数)对WC-20%Co硬质合金组织结构及力学性能的影响。实验结果表明：B含量增加使YG20C合金晶粒度分布趋向不均匀，当B添加量为0.06%时，其晶粒度呈现双峰分布趋势，同时，随着B含量的增加，YG20C合金硬度提高；当B添加量为0.01%时，合金的断裂韧性最佳(16.43 MPa·m^1/2)。     

两种粒度WC配比与球磨时间对WC-20%Co粗晶合金显微组织的影响

为同时改善粗晶硬质合金的硬度和断裂韧性,本文分别采用粗颗粒(10μm)和中颗粒(4μm)WC为原料,制备了不同粗颗粒WC含量的粗晶WC-20%Co硬质合金,利用光学显微镜和扫描电镜研究了不同WC配比和湿磨时间对合金显微组织结构的影响规律。结果表明:随着粗WC的含量的增加,粗颗粒WC生长对细颗粒WC消耗量增加,合金由非均匀结构向均匀结构转变,WC晶粒粒度分布范围变窄小,WC晶粒异常长大的趋势受到抑制;随着球磨时间的增加,合金中WC晶粒的异常长大趋势增加,粗WC的含量达到80%时,可以抑制WC晶粒的异常长大。     

WC晶粒度对硬质合金/不锈钢钎焊接头微观组织与性能的影响

为了探讨不同晶粒度硬质合金的钎焊性能,采用3组晶粒度分别为0.7、1.0和1.6μm的WC-13%Co(含量为质量分数)硬质合金与不锈钢进行高频感应钎焊,并对钎焊后硬质合金的硬度和断裂韧性进行检测,对焊接接头的抗弯强度进行测量,分析焊接界面和断口形貌。结果表明晶粒度对硬质合金基体性能影响较大。钎焊后元素向硬质合金侧的扩散程度随晶粒度的增大而减弱,钎焊后靠近焊缝处硬质合金的硬度和断裂韧性变化率随着WC晶粒度的增大而增大。钎焊接头抗弯强度随着WC晶粒度的增粗先略增大后降低,当硬质合金晶粒度为1.0μm时的钎焊接头获得最大抗弯强度值为410MPa。随着WC晶粒度的增大,钎焊后接头断口处硬质合金的断裂形式从以沿晶断裂为主向以穿晶断裂为主变化。     

微量Ti元素的添加对中颗粒WC-8%Co硬质合金微观结构及机械性能的影响

以中颗粒原生WC粉、含有微量Ti元素的电解WC粉末及Co粉为原料,采用粉末冶金的方法分别制备原生WC-8%Co合金及电解WC-8%Co。在原生WC-8%Co中分别添加不同含量的Ti元素来探讨该元素对WC-8%Co合金微观结构与机械性能的影响,其中Ti元素以TiC的形式加入。测量合金的矫顽磁力、密度、硬度、抗弯强度及冲击韧性,使用金相显微镜、扫描电镜及X射线能谱仪对合金的微观结构进行分析。结果表明:电解WC-8%Co的抗弯强度与冲击韧性明显低于原生WC-8%Co合金。添加了微量TiC的所有WC-8%Co合金的硬度均大于原生WC-8%Co合金的硬度,且随着Ti含量的增加,合金的强度与冲击韧性呈现先降低后增加再降低的趋势。在电解WC-8%Co合金及添加TiC的合金中明显发现了第三相,随着TiC含量的增加,合金中的第三相由粗大状逐渐变成较小的近环状,第三相分布更均匀。     

化学包裹粉工艺制备粗晶粒WC-Co硬质合金

以费氏粒度为8.06μm的WC粉与Co(NO3)2·6H2O为原料,采用N(CH2CH2OH)3(TEA)为还原剂制备WC-12%Co(质量分数)包裹粉,以包裹粉为原料制备WC-12%Co硬质合金。采用扫描电镜观察包裹粉与合金中WC晶粒的立体形貌,采用X射线衍射仪分析粉末的物相组成,采用比表面积分析仪分析TEA还原产物多孔泡沫Co的比表面积,采用金相显微镜观察合金的组织结构。结果表明:包裹粉中Co为纯fcc高温相结构,呈多孔泡沫状纳米组装结构形式包裹在WC粉末表面;WC-12%Co合金组织结构均匀,平均晶粒度为4.8μm,WC晶粒结晶完整、呈规则多面体形状。     

双峰WC制备的WC-6%Co粗晶硬质合金组织结构与性能关系的研究

本文以WC-6%Co硬质合金为研究对象,通过混合两种不同粒度的WC粉末获得双峰分布的WC粉末原料,研究了两组WC原料比例对WC-6%Co硬质合金组织结构和性能的影响规律,并对不同组织结构硬质合金中的WC晶粒生长、断口形貌进行了分析。结果表明:通过混合不同粒度的WC粉末,可以获得不同组织结构的粗晶WC-6%Co硬质合金,即均匀结构和非均匀结构硬质合金;粗晶WC-6%Co硬质合金中大WC晶粒因具有更大的生长驱动力而更容易粗化,粗大WC晶粒普遍是穿晶断裂;粗细WC晶粒在适当比例条件下,非均匀结构(双晶结构)硬质合金具有比匀晶结构更好的断裂韧性。     

细WC配比对非均匀YG20C合金性能的影响

研究了碳化钨粗颗细粒搭配对YG20C合金的力学性能与组织结构的影响,即在WC颗粒平均粒径为25μm的合金中,加入不同比例的平均粒径为2.0μm的WC颗粒,构成非均匀晶粒硬质合金。结果表明,非均匀YG20C合金的硬度和抗弯强度随着细晶粒碳化钨含量的增加都是先升高再降低。当细颗粒碳化钨比例为20%(文中含量均为质量分数)时,YG20C合金的综合力学性能最好,硬度和抗弯强度都达到"双高",其值分别为HRA83.5和2 800 MPa,比均匀YG20C合金的硬度和抗弯强度分别提高HRA1.2和400 MPa。并且非均匀YG20C合金的冲压使用效果最佳。     

板状WC晶种加入对硬质合金性能的影响

通过加入板状WC晶种制备含板状WC晶粒的WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金,研究了加入板状WC晶种对两种硬质合金显微组织和性能的影响。结果表明,加入板状WC晶种后硬质合金中的WC晶粒具有明显的板状特征,WC-20%Co中的板状WC晶粒比WC-10%Co多且尺寸大。少量晶种的加入对WC-10%Co和WC-20%Co硬质合金密度基本无影响,但两者的硬度和抗弯强度都有所增加,特别是抗弯强度分别提高了12%和11%。     

退火热处理对WC-6%Co超细晶硬质合金抗弯强度的影响

本文制备了两种掺加不同晶粒长大抑制剂的WC-6%Co(质量分数)超细晶硬质合金,实验研究了退火热处理对其抗弯强度的影响。结果显示:两种超细晶硬质合金磨削加工后的试样表面产生了约400 MPa的残余压应力,退火热处理降低了表面残余压应力,从而降低了试样抗弯强度。复合添加Cr_3C_2、VC、TiC晶粒长大抑制剂的实验合金经退火热处理的试样的抗弯强度比未处理试样平均降低17.7%;复合添加Cr_3C_2、VC晶粒长大抑制剂的试验合金经退火热处理的试样抗弯强度比未处理试样平均降低11.7%,抗弯强度的降幅与合金试样表面残余压应力的降幅密切相关。     

(W,Ti)C的添加对WC-8%Co合金组织和性能的影响

采用粉末冶金的方法制备了不同Ti含量的WC-8%Co硬质合金。研究Ti含量对WC-8%Co硬质合金组织和性能的影响。采用金相显微镜与扫描电镜对合金的微观结构进行分析,并测量合金的物理机械性能。结果表明:随着Ti含量的增加,WC-8%Co合金的密度随之降低,硬度随之增加,矫顽磁力先增加后降低。与添加了(W,Ti)C的WC-8%Co合金相比,未添加(W,Ti)C的WC-8%Co合金具有高的冲击韧性与抗弯强度(50.5 kJ/m~2及3050 MPa)。当Ti含量为0.1%时,合金的冲击韧性与抗弯强度急剧降低,达到0.2%时,明显回升再增加,又有所降低。     

WC-6%Co硬质合金的冲击磨粒磨损性能研究

用MLD-10型动载磨粒磨损试验机研究了不同晶粒度YG6硬质合金的冲击磨粒磨损性能。对试样进行了失重测量,并用FESEM分析磨损试样表面形貌。结果表明,硬质合金的耐磨性能与粘结相自由程、WC晶粒度有关;在本实验条件下,随着WC晶粒度或粘结相自由程增加,合金耐磨性先增加后减小,特定WC晶粒度配比的混晶WC-6%Co合金的抗冲击耐磨性能最好。合金的磨损失效机制也发生了转变:细晶合金主要表现为WC颗粒的剥落;随WC晶粒度增加,合金主要表现为大颗粒WC破碎后脱落。在以SiC为磨料的冲击磨粒磨损试验中,WC-6%Co合金的磨损是以WC颗粒的破碎和碎片脱落为主要的失效机制。     

Cr3C2/VC复合抑制剂比例对WC-10%Co超细晶硬质合金微观结构和力学性能的影响

本文以WC-10%Co为研究对象，添加质量分数1.0%的Cr₃C₂/VC复合抑制剂，在1 410℃下烧结1 h，制备了WC-10%Co-Cr₃C₂/VC超细晶硬质合金，研究了Cr₃C₂/VC复合抑制剂比例对物相组成、WC晶粒尺寸和粒度分布、WC三维形貌及力学性能的影响。结果表明：随Cr₃C₂含量的减少和VC含量的增加，WC平均晶粒尺寸先快速后缓慢减小，WC粒度分布不断变窄；WC形貌由三棱柱向台阶三棱柱转变，WC(0001)晶面上的台阶数量不断增加，这些台阶会显著降低合金的断裂韧性和抗弯强度；WC-10%CoCr₃C₂/VC超细晶硬质合金的硬度先快速后缓慢增加，而断裂韧性和抗弯强度先快速后缓慢降低；当w(Cr₃C₂)∶w(VC)=4∶1时，WC-10%Co-0.8%Cr₃C₂-0.2%...     

WC碳量对高钴硬质合金性能与硬质相晶粒度的影响

本文通过选用碳含量不同的WC原料配制成4组WC-22%Co高钴硬质合金,采用物理性能检测、光学金相等分析方法,对比研究了不同碳含量WC对WC-22%Co高钴硬质合金烧结后的性能和硬质相粒度的影响。结果表明:在所有方案中,原料WC中碳质量分数为5.97%时,合金抗弯强度最高,达到2 590 MPa,但合金金相组织不均匀,粗大WC晶粒数量较多,WC粒度分布最宽;随着原料WC碳含量的增加,合金金相组织趋于均匀化,粗大晶粒数量逐渐减少且WC晶粒粒径离差系数同步减小,并在WC碳质量分数为6.14%时WC晶粒粒径离差系数出现最小值,为0.475 7。     

碳量及B类孔隙对WC-8%Co硬质合金抗弯强度的影响

采用粉末冶金方法制备了WC-8%Co硬质合金试样,经氢气烧结后,利用钴磁测试仪、强度测试仪、电子显微镜和金相显微镜分别对试样的钴磁和抗弯强度进行测定、对试样断口和金相缺陷进行观察。研究了WC-8%Co硬质合金抗弯强度与碳量(相对磁饱和)、金相缺陷(B类孔隙)之间的关系。结果表明:将试样碳含量及孔隙度控制在一定的范围内,可以使试样抗弯强度保持在较高的水平,当试样相对磁饱和为88%~92%,B类孔隙为B00时,合金显微组织中WC晶粒较为均匀,无异常长大情况,WC-8%Co硬质合金抗弯强度可达3 286 N/mm2;同时,抗弯强度值的大小随孔隙度的增多而下降。另外,氢气烧结后经HIP处理可以有效消除WC-8%Co硬质合金中的孔隙缺陷,从而提高合金抗弯强度,经HIP处理的试样的强度比正常样的强度高出2.3%。     

添加Al_2O_3对粗晶WC-10%Co硬质合金力学性能和显微结构的影响

以超粗碳化钨粉和球形钴粉为原料,通过在粗晶WC-10%Co基体中加入细微Al2O3颗粒,通过低压烧结制备粗晶硬质合金。采用金相显微镜、扫描电子显微镜观察合金微观形貌,测定抗弯强度、冲击韧性、硬度等力学性能。结果表明:添加一定含量的Al2O3可以使硬质合金的晶粒细化,晶粒形貌趋向球化而且分布均匀,因为球化WC晶粒和较大的Co相平均自由程的存在使得裂纹产生偏转、分叉和不连续现象,从而提高硬质合金的抗弯强度,冲击韧性和耐磨性。添加是质量分数0.4%的Al2O3使合金的抗弯强度从2 492 MPa提升到2 832 MPa,冲击韧性从6.18 J/cm2提升到7.52 J/cm2。     

Cr_3C_2添加量对WC-12%Co超细硬质合金组织和性能的影响

为制备具有超高强度的硬质合金,以Cr_3C_2为抑制剂,使用超细WC粉末,配置不同Cr_3C_2含量的WC-12%Co混合料,以酒精为介质行星球磨48 h,干燥后压制成45 mm×6.5 mm×6.5 mm的试样,然后在低压烧结炉中1 430℃烧结成型。采用SEM、XRD、万能材料试验机、自动钴磁仪等研究了Cr_3C_2添加量对WC-12%Co超细硬质合金组织和性能的影响。结果表明:随着Cr_3C_2含量的增加,WC-12%Co合金平均晶粒尺寸减小,合金孔隙率增加且孔隙尺寸增大,硬度提高,比饱和磁化强度减小,矫顽磁力增大;合金抗弯强度提高。当Cr_3C_2添加量为0.6%时,合金抗弯强度达到4.3 GPa,继续添加Cr_3C_2,合金中出现缺碳相,抗弯强度急剧降低。     

Ce对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响

研究了添加0.1%～1.0%Ce(质量分数)对高纯Mg-3Al合金晶粒尺寸的影响.结果表明,随Ce添加量的增加合金晶粒逐步粗化,当Ce添加量达到1%时,晶粒尺寸可达到870μm.Ce加入后,大量的Ce与Al反应生成针状的Al11Ce3相,主要分布于枝晶间隙,无法作为形核核心,对Mg-3Al晶粒无细化作用.Ce与C的反应...     

WC粒度、配碳量对WC-9%Ni硬质合金组织与性能的影响

采用Ni作为黏结相，通过粉末冶金工艺制备WC-9%Ni(质量分数)硬质合金，通过光学显微镜、硬度仪、X衍射分析仪等仪器，研究WC粒度、配碳量对WC-9%Ni硬质合金组织与性能的影响。结果表明：合金晶粒度受配碳量的影响较小，随WC粒度增大而增大；合金硬度随配碳量增加而降低，随WC粒度增大而降低。费氏粒度1.78μm的WC与费氏粒度2.4μm的WC制备的合金洛氏硬度最高分别为88.6HRA、87.5HRA，维氏硬度HV₃₀最高分别为11.9、11.0 GPa。合金矫顽磁力与比饱和磁化强度极低，合金断裂韧性随配碳量的增加而降低，随WC粒度增加而增加，抗弯强度受配碳量影响较小，随WC粒度增加而降低。