粗晶WC-Co硬质合金强度和密度影响因素的变量搜索试验研究

采用粉末冶金气压烧结技术制备了粗晶WC-Co硬质合金,运用变量搜索试验设计研究了碳含量、烧结制度、钴含量、镍含量、球磨工艺参数对合金的抗弯强度和致密度的影响.研究表明,对抗弯强度影响程度的大小依次为:烧结制度与球磨球料比的交互作用,烧结制度与镍含量的交互作用,钴含量与球磨时间的交互作用,钴含量,碳含量与球磨时间的交互作...     

碳含量对WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织和性能的影响

为探究碳含量对Co-Ni复合粘结相粗晶硬质合金组织与性能的影响,采用光学显微镜、洛氏硬度计、矫顽磁力计和钴磁测量仪研究了不同碳含量下WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织结构与性能的变化规律.结果表明:随着球磨时间增加,合金的矫顽磁力增加,在球磨22 h时矫顽磁力达到最大值.随着碳含量增加,WC晶粒形貌表现为棱角更加分明...     

超细晶硬质合金用原料Co粉的选择

除球磨时间、碳含量、抑制剂及烧结方式对超细晶硬质合金的性能影响较大外,WC粉和Co粉原料的选择也对超细晶硬质合金有重要的影响。采用不同球形度、氧含量和硫含量的Co粉作为粘结相,在相同的工艺条件下,制备成分相同的超细晶硬质合金。通过考察制备合金的抗弯强度(TRS)、断裂韧性(KIC)和HV30等力学性能,评定不同Co粉对合金性能的影响。结果表明:在相同的工艺条件下,随着球形度增加,Co粉在混合料中分布更均匀,合金的TRS随之提高,但硬度和KIC变化不大;合金的TRS和硬度随着Co粉松装密度的增大略有下降;Co粉中氧含量及杂质(如S等)含量对超细晶硬质合金性能影响重大,过量的氧和杂质能使超细晶硬质合金综合性能大幅降低。     

不同工艺条件对WC-20％Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备WC—Co粉末,分别在低压和真空条件下制备WC-20％Co硬质合金,通过对合金性能的检测和金相组织的观察,研究了球磨时间和烧结工艺对硬质合金性能的影响。结果表明,球磨时间对硬质合金性能和组织结构有明显的影响;通过控制适当的球磨时间,町提高硬质合金的硬度和高韧性;通过调节工艺,真空烧结也可以提高合金的性能,低压烧结对粗颗粒WC为原料的合金的综合性能提高不明显。     

热处理对粗晶WC-Co硬质合金力学性能的影响

以WC-8.4Co粗晶硬质合金为研究对象,通过纳米压痕、大载荷维氏硬度测试等分析手段,研究了粗晶硬质合金在热处理过程中粘结相力学性能及合金整体力学性能的变化.结果表明,热处理对粗晶WC-Co硬质合金可通过提高硬质合金粘结相的硬度而使整体硬度得到一定改善,且合金的Palmqvist断裂韧性在热处理之后也有较为明显的改善.     

高性能非均匀结构硬质合金的制备及其形成机理研究

硬质合金作为脆性材料存在韧性与硬度的固有矛盾,生产出硬度和韧性匹配良好的硬质合金,提高硬质合金的性能是当前研究热点之一。研究采用超粗、中、纳米3种不同的WC颗粒粉末,通过适当的球磨工艺及烧结工艺,制备出晶粒呈双尺度的非均匀硬质合金。研究了烧结温度对合金性能的影响,合金制备过程的组织形成机理,合金裂纹扩展的特点及断口形貌特征。结果表明:超粗、中、纳米WC颗粒粉末按照一定的质量比例配比,烧结温度为1 450℃时,制备出的非均匀硬质合金细晶粒均匀地分布于粗晶粒周围,其硬度为1 080 HV30,抗弯强度为2 690 MPa,断裂韧性为25.0 MPa·m1/2,制备的硬质合金材料的综合性能达到最优的平衡。     

Co含量对硬质合金梯度结构和性能的影响

采用分段烧结的试验工艺,通过改变原料中钴的含量来研究钴含量对硬质合金梯度结构和性能的影响。试验主要从钴含量对梯度烧结后、涂层后合金的机械性能、梯度结构的变化情况进行了探索,并研究了梯度硬质合金刀片的切削性能。试验表明,随着合金钴含量增多,合金梯度结构越明显,梯度层厚度增加;合金的强度与磁饱和提高,硬度、磁力和密度减小。同时随着合金钴含量增多,经涂层处理的硬质合金刀片的切削性能提高,达到同一磨损高度VB=0.12mm时,FGCC-Co-8刀片的切削寿命较FGCC-Co-6刀片提高了三分之一。     

硬质合金中添加稀土元素对粘结相钴的影响

研究了在硬质合金粘结相钴中添加不同类型和不同加量的RE对硬质相WC和WC-TiC试样润湿性和钴相结构的影响。结果表明,钴中添加RE后将影响钴对硬质相的润湿性,但在一定的含量范围内仍可使铺展角θ达到0°。还发现在烧结冷却过程中,RE能较好的抑制Co中的fcc-Co向hep-Co的晶型转变,而且可以强化相间的结合强度。它是提高合金韧性和抗弯强度的有效途径之一。     

钴含量对粗晶硬质合金磨损性能的影响

粗晶WC-Co硬质合金作为新型矿用工具材料,在不同工况条件下的耐磨性能与失效行为对其工业应用具有重要影响。本研究以Si C颗粒为磨料,采用MLD-10型动载磨粒磨损试验机,研究钴含量对WC晶粒度为5μm的粗晶硬质合金冲击磨粒磨损性能的影响。实验结果表明:钴的质量分数在6%~14%范围内增加时,硬质合金的磨损系数K均呈线性增加,耐冲击磨粒磨损性能则呈线性降低。粗晶硬质合金的耐冲击磨粒磨损机制为:表面层的钴粘结相先被Si C颗粒磨损,然后合金的耐磨性主要取决于凸出WC颗粒的失效行为。因此,硬质合金的磨损系数K与WC硬质相的体积含量呈正比。     

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。     

钴铁镍复合黏结相超细硬质合金显微组织与性能

钴作为硬质合金应用最广泛的黏结剂,存在资源稀缺、成本高昂以及WC-Co硬质合金耐腐蚀性能较差等问题,综合考量生产成本与改善性能,本研究采用铁镍部分代替钴组成复合黏结剂,以其制备超细硬质合金,研究其显微组织和力学、耐蚀耐磨性能的关系。结果表明,黏结相中Fe/Ni质量分数比增加,使得合金WC晶粒细化和黏结相分布不均,合金的硬度和抗弯强度分别提高与降低。合金在中性NaCl溶液中的耐腐蚀性能评估采用极化曲线测试与浸泡实验,黏结相添加Ni能提高合金耐蚀性,归因于Ni的钝化特性与促进腐蚀产物膜的形成。硬质合金摩擦系数和磨损率与Fe/Ni质量比呈负相关,合金耐磨性的提高主要归因于黏结相的强度增强和WC晶粒细化合金硬度提高。      

Comparison between ultrafine-grained WC–Co and WC–HEA-cemented carbides

The AlFeCoNiCrTi high-entropy alloy (HEA) powders were prepared by high-energy ball milling. The ultrafine-grained WC–HEA and WC–Co-cemented carbides were fabricated through planetary ball milling and heat-pressure sintering. The microstructures and properties of the sintered alloys were compared using scanning electron microscope, X-ray diffraction, mechanical property testing and electrochemical testing. It has been shown that the AlFeCoNiCrTi HEA can be used as a binder for the ultrafine-grained WC-based cemented carbide. The WC–HEA-cemented carbide has better performances than the WC–Co-cemented carbide. The suitable contents of HEA can inhibit the WC grain growth and improve the mechanical properties and corrosion resistance of cemented carbides.     

超细硬质合金生产过程中的质量控制

综述了超细硬质合金在生产过程中的质量控制,着重分析了中低钴(质量分数《8%)超细硬质合金在生产过程中容易出现的微孔隙、聚晶、钴池、晶粒长大和夹粗等缺陷及其可能产生的原因.大量超细硬质合金工业化生产实践表明:选用粒度分布均匀、杂质含量低的超细粉末原料,并配以相应的湿磨、压制和烧结工艺以及对生产各环节精确、量化控制和管理等是生产优质、高性能超细硬质合金的关键因素.     

热压固结与传统液相烧结对WC-20Co-1Y2O3硬质合金组织结构与性能的影响

研究了低于共晶温度下热压固结与传统液相烧结对用超细原料制备的WC-20Co-1Y2O3硬质合金组织结构与性能的影响.研究结果表明热压固结的合金具有组织结构致密、细小、均匀、各向同性的特点,但是合金中存在较多的钴池,采用超细原料、较高的液相烧结温度制备高钴硬质合金,合金中的稀土不能对合金中晶粒非均匀长大产生有效的抑制作用,合金晶粒组织呈现双模结构,其中粗大WC大多为极状晶,因而合金韧性较高.     

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.      

金刚石复合片中稀土硬质合金基片的制备

采用共沉淀法制备含稀土的碳化物粉或含稀土的钴粉，通过真空烧结制成金刚石复合片用稀土硬质合金基片，并进行了性能的测定；研究了真空烧结过程中真空度对合金组织结构的影响。结果证明，稀土元素的加入使合金的平均抗弯强度提高了27％，而对硬度、密度无明显影响；可以通过控制硬质合金真空烧结过程中的真空度来调整合金的组织结构。     

Co和Cr3C2对硬质合金组织和性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了三种不同Co和Cr3C2含量的硬质合金材料。在常温下分别测量了材料的晶粒度、硬度和抗弯强度,并通过SEM照片等对材料的金相显微组织、断口形貌进行分析。结果表明:硬质合金中粘结相Co含量增多,其硬度下降,抗弯强度升高;微量碳化物Cr3C2在硬质合金中起到细化晶粒的作用,在高钴硬质合金中添加微量碳化物Cr3C2,能使材料具有高硬度、高抗弯强度的良好综合性能。