真空热压烧结刀具的制备与性能研究

采用真空热压烧结的方法制备了不同组分配比的机械加工刀具材料,研究了WC含量和(Ni,Mo)含量对刀具材料物相组分、显微形貌、相对密度和力学性能的影响。结果表明,WC20刀具材料中除Ti B2、Ti N和MoNi4相外,还含有WC、W2C、Ti C和Ni4B3相;随着WC含量的增加,刀具材料的相对密度先增加而后减小,WC含量为20%时取得相对密度最大值;随着WC含量的增加,刀具材料的维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先增加而后减小的趋势。WC含量为30%时取得维氏硬度最大值(18.9 GPa),WC含量为20%时取得抗弯强度和断裂韧性最大值,分别为872 MPa和7.1 MPa.m1/2;随着(Ni,Mo)含量从5%增加至10%,刀具材料的维氏硬度逐渐降低、抗弯强度逐渐升高,而断裂韧性表现为先升高而后减小的趋势;WC增强Ti B2-Ti N基刀具材料的适宜WC添加量为20%、烧结助剂(Ni,Mo)含量为8%。     

SiC掺杂WC-10Ni硬质合金的真空烧结及性能

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1450和1500℃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16.49GPa;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0.5%时(质量分数,下同)可获得断裂韧性和抗弯强度分别为12.7MPa·m1/2和1126.1MPa的WC-10Ni-SiC硬质合金复合材料。     

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。     

硬质合金复合刀具的制备及性能研究

采用热压烧结法制备了不同SiC晶须含量的硬质合金复合刀具,研究了不同SiC晶须含量对材料密度、硬度、孔隙度、断裂韧性和断口形貌的影响。结果表明,SiC晶须含量的增加会使得硬质合金复合刀具密度呈现逐渐降低的趋势;当SiC晶须含量为0.4%时,复合刀具可以取得硬度和断裂韧性的最大值;添加SiC晶须的复合刀具中的晶须拔出和晶须桥接机制可以有效提高复合刀具的强塑性。     

SiC晶须含量对ZrC陶瓷性能与组织的影响

以微米ZrC颗粒、SiC晶须为原料(SiC晶须体积含量分别为5%,10%,15%,20%),采用热压烧结工艺制备SiC晶须增韧ZrC基超高温陶瓷,研究了SiC晶须含量对ZrC基超高温陶瓷力学性能与组织的影响。结果表明:随着SiC晶须含量的增加,材料的致密度、抗弯强度和断裂韧性逐渐提高;当SiC晶须体积含量为20%时,致密度、抗弯强度和断裂韧性同时达到最大值,分别为99.24%,626.17MPa,5.03MPa·m1/2。SEM表明,试样微观组织均匀,强韧化机制主要是细晶强化和晶须拔出。     

放电等离子烧结原位合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的组织与性能北大核心CSCD

以Mo,Si粉为原料,采用放电等离子烧结(SPS)原位制备MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料,研究不同烧结工艺下材料的微观组织和室温力学性能,并探讨Mo_5Si_3含量对复合材料力学性能、高温氧化和高温摩擦磨损性能的影响。结果表明:在1200℃温度以上SPS能够合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料。随着烧结温度的升高,复合材料的致密化效果明显加强,但其硬度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先升高再降低的趋势;随着烧结压力的提高,复合材料的致密度、硬度和抗弯强度增加,断裂韧性先提高后保持不变;保温时间由3 min增加到9 min时,复合材料的力学性能先提高然后基本保持不变。Mo_5Si_3含量为25%时,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的力学性能最佳,其相对密度为98.72%,硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为11.27 GPa、331 MPa和5.33 MPa·m^(1/2)。随着Mo_5Si_3含量增加,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料在1200℃的高温抗氧化性能和1000℃的高温耐磨性能都逐渐降低。     

放电等离子烧结原位合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的组织与性能

以Mo,Si粉为原料,采用放电等离子烧结(SPS)原位制备MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料,研究不同烧结工艺下材料的微观组织和室温力学性能,并探讨Mo_5Si_3含量对复合材料力学性能、高温氧化和高温摩擦磨损性能的影响。结果表明:在1200℃温度以上SPS能够合成MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料。随着烧结温度的升高,复合材料的致密化效果明显加强,但其硬度、抗弯强度和断裂韧性都呈现先升高再降低的趋势;随着烧结压力的提高,复合材料的致密度、硬度和抗弯强度增加,断裂韧性先提高后保持不变;保温时间由3 min增加到9 min时,复合材料的力学性能先提高然后基本保持不变。Mo_5Si_3含量为25%时,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料的力学性能最佳,其相对密度为98.72%,硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为11.27 GPa、331 MPa和5.33 MPa·m~(1/2)。随着Mo_5Si_3含量增加,MoSi_2-Mo_5Si_3复合材料在1200℃的高温抗氧化性能和1000℃的高温耐磨性能都逐渐降低。     

中熵碳化物陶瓷TiC_(0.4)/VC/NbC结合的WC基硬质合金合成与性能EI北大核心CSCD

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了中熵碳化物陶瓷TiC_(0.4)/VC/NbC结合的WC基硬质合金(WC/TiC_(0.4)/VC/NbC),研究了烧结温度和WC含量对其微观结构和力学性能的影响。结果表明:添加TiC_(0.4)显著降低了烧结温度,添加NbC、VC增加了WC基硬质合金的致密度,提高了硬度。TiC_(0.4)、NbC、VC和WC四种过渡族金属碳化物以等摩尔比进行混合烧结,在烧结温度为1500℃时,形成了单相面心立方结构(FCC)的固溶体,其性能最好,维氏硬度为23.4 GPa,断裂韧性为6.3 MPa·m^(1/2)。在WC摩尔分数为60%时,过量的WC弥散分布在晶界处,具有一定的增韧作用;在烧结温度为1700℃时,非等摩尔比复合烧结体的维氏硬度为22.6 GPa,断裂韧性为8.8 MPa·m^(1/2),其中部分WC与TiC_(0.4)、VC、NbC相互固溶形成高熵化合物,也提高了断裂韧性。     

SPS反应烧结HfB2复合材料的制备和性能

针对HfB2陶瓷材料难烧结和韧性差等问题,选择ZrC粉、Si粉和C粉为烧结助剂,借助ZrC-Si-C间的原位反应生成ZrSi2和SiC,促进HfB2陶瓷的烧结,并提高HfB2陶瓷的综合力学性能。结果表明,HfB2与烧结助剂的混合粉体经放电等离子烧结(SPS)在1600℃保温10 min和40 MPa的压力条件下制备出相对密度为96.6 1%的HfB2-ZrSi2-SiC复合材料,所制样品的硬度、抗弯强度和断裂韧性均随着烧结助剂ZrC-Si-C含量的增加呈现先上升后降低的趋势。当ZrC-Si-C添加量为10%时所制备样品的综合力学性能最好,其硬度值为26.80±1.2 GPa、抗弯强度为504±40 MPa、断裂韧性值为4.66±0.21 MPa·m1/2。     

硬质合金刀具表面过渡层的制备及其性能

采用双辉等离子表面冶金技术在硬质合金铣刀片表面制备了SiC/HfC过渡层,研究了基材温度对过渡层物相、表面和截面显微形貌、显微硬度和结合强度的影响。结果表明,不同基材温度下SiC/HfC过渡层都由WC、Si、SiC、HfC和CoHf相组成;随着基材温度的升高,HfC垂直于(111)晶面的平均晶粒尺寸逐渐增大,过渡层表面粗糙度呈现先减小而后增大,HfC内层厚度和生长速率逐渐增加,而SiC外层厚度和生长速率先增加而后减小;随着基材温度的升高,过渡层表面硬度呈现先增加而后减小的趋势,在基材温度为800℃时取得最大值(2920HV0.1),此时过渡层的结合强度为HF1～HF2级(涂层结合力好),过渡层发生剥落的临界载荷为77N,为适宜的制备SiC/HfC过渡层的基材温度。