工业的牙齿——硬质合金(2)

硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物与钴(Co)或镍(Ni)等烧结而成的粉末冶金制品,具有一系列优良性能,例如硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等,号称"工业牙齿"。硬质合金可用作刀具材料,如车刀、刨刀、铣刀、镗刀、钻头等,用于切削铸铁、耐热钢、不锈钢、高锰钢、工具钢、有色金属、玻璃、石材等;也可以用来制作采掘、凿岩、钻探等工具;还可以用来制作测量量具、耐磨零件、汽缸衬里、喷嘴等,被广泛应用于机械、汽车、电子等多个领域。     

WC—Co硬质合金的高温拉伸塑性

在1150℃和1250℃之间的温库下研究了WC—Co硬质合金的高温拉伸变形。该变形应力对温度、应变速度、粘结相的体积百分数和其它碳化物添加剂是敏感的。应力—应变速率的相互关系，正如在超塑性金属中那样，在每个温度下分成三个区域。在温度1200℃下．在WC—6Co和WC—13Co(wt％)的合金中首次获得了大于100％的高延伸率。与超塑性金属相反，其最大的延伸率在区域Ⅱ中不能得到，而在区域Ⅰ和Ⅱ的边界上。破坏模式从区域Ⅰ的颈缩变成为区域Ⅱ的急剧断裂。     

硬质合金刀具材料的新进展

目前硬质合金刀具已发展成完整的系列 ,成为刀具结构发展的主流。文中介绍了近几年来硬质合金刀具材料的新进展     

碳含量对机制砂用WC-8%Co硬质合金显微组织和力学性能的影响

本文以机制砂用WC-8%Co硬质合金为研究对象,通过抗弯强度、断裂韧性、耐磨性、金相显微镜以及扫描电镜观察,探究了不同碳含量对硬质合金组织结构及力学性能的影响。实验结果表明:断裂韧性和抗弯强度随碳含量提高先升高后下降,耐磨性能随碳含量升高一直下降,当WC配碳为6.13%时合金具有良好的综合力学性能。对配碳量6.13%的WC-8%Co硬质合金显微组织进行观察,其晶粒发育完整,分布均匀,没有异常长大晶粒。     

(Ti,V)C原位烧结钢结硬质合金热处理后的组织与性能

以钛粉、钒铁粉、铬铁粉、钼铁粉、铁粉及石墨粉为原料,在真空烧结炉中原位合成了(Ti,V)c钢结硬质合金.研究了(Ti,V)C钢结硬质合金的热处理组织及力学性能.结果表明,该钢结硬质合金在1000℃淬火后的组织为片状马氏体+(Ti,V)C硬质相颗粒+少量未溶碳化物;经1000 ℃淬火+500℃回火时发生二次硬化现象,硬度达86 HRA左右,抗弯强度达1540MPa,其断口形貌为硬质相解理、基体准解理及韧窝;经1000℃淬火+250℃回火、1000℃淬火+500℃回火后该硬质合金的耐磨性分别是经深冷处理高铬铸铁的3.8和3.5倍,其磨损机理是基体形变磨损和硬质相脱落.     

高速切削钛合金的涂层硬质合金刀具粘结磨损

针对粘结磨损对涂层硬质合金刀具使用寿命的影响问题,为了优化刀具涂层材料,降低刀具磨损率,基于热力学理论,计算了硬质合金刀具涂层材料的焓值,分析了涂层材料的耐磨性,研究了涂层硬质合金刀具粘结磨损规律.通过涂层硬质合金刀具切削加工钛合金的实验,使用EDS分析仪和白光干涉仪分别对涂层硬质合金刀具切削加工后的元素能谱和表面形貌...     

硬质合金刀具材料主要物理力学性能对钛合金铣削加工的影响

本文主要研究了硬质合金刀具材料的物理力学性能对其铣削钛合金表现的影响。两种含钴量(分别为13%和12%)和晶粒度(分别为0.5μm和0.4μm)相近的超细硬质合金材料具有不同的韧性、强度和硬度,并被同时用于铣削Ti-6%Al-4%V钛合金。结果表明使用强度和韧性较好的合金制成的刀具耐用度更高,更合适用作钛合金铣刀的基材。这主要由于与普通钢材(如45#钢)相比,钛合金铣削加工时的切削阻力更大,需要刀具材料足够强韧来支持切削过程中刀具刃口的完整性。     

采用复合硬质合金牌号的高性能旋转刀具基体

用于金属切削的旋转刀具通常采用硬质合金（WC）作为基体材料，这是由于硬质合金在强度、耐磨性、抗破裂韧性等机械性能上具有独特的综合优势。传统的整体硬质合金旋转刀具都是采用单一结构的基体材料，即整个基体都用同一种硬质合金牌号制造，这种结构的刀具在使用性能上存在较大的局限性。     

硬质合金的种类

按组成成分和使用特点不同,硬质合金可分为钨钴类、钨钴钛类和通用类(万能类)硬质合金三种。1)钨钴类硬质合金主要成分为碳化钨(WC)和钴,牌号“YG+数字”。“YG”是“硬、钴”两字的拼音字头,数字表示黏结剂“钴”的质量分数。钨钴类硬质合金的强度、韧性等指标较高,但耐磨性较差,且随着含钴量的增加,韧性升高,而硬度及耐磨性则随之降低,主要用于脆性材料的加工,如铸铁等。一般大牌号钨钴类硬质合金用于粗加工,小牌号用于精加工。     

美国肯纳公司推出用于精密冲模的新型硬质合金材料CD-KR887

硬质合金因其具有高耐磨性和良好的抗冲击性能，被越来越广泛地应用在精密冲模制造领域。硬质合金在放电加工过程和加工完后所表现出来的性能将直接影响冲模的使用效果。在放电加工过程中，普通硬质合金可能会出现腐蚀、表面点蚀和微裂纹等现象。为有效提高硬质合金在放电加工后的性能，美国肯纳金属公司专门研究开发出了用于精密冲模的新型硬质合金材料CD-KR887，材料采用公司独有的特殊粘结材料和粘结技术，保留了普通硬质合金的硬度和强度。与普通硬质合金相比，具有高耐电腐蚀和化学腐蚀能力和比普通硬质合金高100倍的抗腐蚀性能，[第一段]     

碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究进展

对目前国内外以金属间化合物Ni3Al、FeAl、Fe3Al为粘结相的碳化钨基硬质合金的制备方法和性能特点进行了综合评述,重点介绍了硬质合金国家重点实验室在以Ni3Al为粘结相碳化钨基硬质合金方面的最新研究成果及应用情况。结果表明:均匀细小的金属间化合物预合金粉末的制备以及适当控制界面反应是粉末冶金法制备碳化钨/金属间化合物硬质合金的有效方法。碳化钨/金属间化合物硬质合金的研究方向应集中在界面问题、金属间化合物粘结相的韧化、制备工艺和综合性能评价体系的建立等几个方面。     

近两三年来世界硬质合金和硬质材料科研和生产的一些发展动态(二)

3新型涂层硬质合金和新的涂层方法3．1新型涂层硬质合金列支敦士登的巴尔扎斯公司与瑞典的山特维克公司共同研制开发了硬质合金可转位刀片的金刚石涂层。据说这种金刚石涂层已能进行批量生产并且实现了产品的低成本位，设在日本的巴尔扎斯公司的子公司已向日本各家硬质合金工具生产厂提供硬质合金可转位刀片的金刚石涂层试验服务，并准备干1994年内将金刚石涂层设备引入B本。而山特维克公司计划在几个月之后将金刚石徐展硬质合金刀片新产品投放到日本市场。据称，用金刚石涂层硬质合金刀具加工铝合金，纤维增强塑料及其他非晶态材料、复合…     

不同粘结相碳化钨基硬质合金的研究与应用（Ⅱ）

硬质合金由高硬度、高熔点的硬质相和韧性好、熔点相对较低的粘结相组成。传统碳化钨基硬质合金的粘结相主要为金属基粘结相,如Co、Ni、Fe或钢基粘结相,因其能有效提高硬质合金的韧性,使合金具有较为优异的力学性能,已经在硬质合金工业中取得了广泛地应用。随着硬质合金工业的发展和工程应用需求的提高,具有潜在应用的新型粘结相引起广泛地科学研究。本文评述了金属间化合物粘结相、高熵合金粘结相及无粘结相硬质合金的制备方法、力学性能及最新研究成果,并将其优异特性与传统WC-Co进行对比,最后对各类粘结相硬质合金的成分、显微组织、力学性能之间的联系进行了简单的阐述。     

添加难熔金属（Cr和V）碳化物的WC—Co类超细晶粒硬质合金的研究

当前人们对于难加工材料和木材加工用的切削工具和小型硬质合金工具(印刷电路板钻孔及焊接用微钻和教电焊条)的开发给予很大的关注。为了生产上述产品,通常采用在使用性能方面明显优于标准合金的细晶硬质合金。我国工业采用的钨基细晶和超细晶粒硬质合金的工艺特点是使用比较粗的钨粉和平均颗粒尺寸为4～9μm的碳化钨粉。     

(Ti,W)C硬质合金烧结过程中M_6C的形成

含立方碳化物(Ti，W)C硬质合金烧结过程中M6C的中间形成示于间断烧结周期的实例中。磁饱和测定、X射线衍射和显微镜显示的M6C在烧结的初期阶段形成，但是随着烧结的进行而溶解。在烧结温度之间全部碳含量不会变化。人们认为由于碳平衡含量随温度的升高而减少，原始接近化学计量的(Ti，W)C释放出碳，由此可能分解。由于样品只是具有烧结后的特征，因此一般未检测出中间M6C。     

WC-Mo_xC无金属粘结相硬质合金的热压致密化(英文)

采用1700°C、20MPa热压工艺,制备WC-6MoxC-0.47Cr3C2-0.28VC无金属粘结相硬质合金。采用X射线衍射技术分析合金的物相成分,采用扫描电镜与能谱仪对合金的微观组织结构特征进行分析。结果表明,在高温、高压固相烧结过程中,发生了WC中的W原子向MoxC中的大量固溶以及MoxC中的Mo原子向WC中的反向固溶,导致含Mo的WC基固溶体与含W的Mo2C基固溶体的形成。W、Mo原子之间的溶解-析出行为不存在明显的各向异性,没有导致合金晶粒的显著长大。并讨论了合金的固相烧结致密化机制。     

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。     

(W,Ti,Ta)C复式碳化物对硬质合金组织结构的影响

采用高温碳管炉,制备了平均粒度约为1.1μm的(W,Ti,Ta)C复式碳化物粉末,并将其应用于WC-8%Co基硬质合金的制备。在1 450 C下,通过真空烧结分别制备了两组化学成分相同的WC-Co-(W,Ti)C-Ta C和WC-Co-(W,Ti,Ta)C、WC-Co-Ti CN-(W,Ti)C-Ta C和WC-Co-Ti CN-(W,Ti,Ta)C硬质合金。结合热力学计算和微观组织结构的实验表征,研究了(W,Ti,Ta)C复式碳化物对硬质合金显微组织结构的影响。结果表明:Ta的预固溶能显著提高(W,Ti)C的热力学稳定性;利用(W,Ti,Ta)C复式碳化物代替传统的(W,Ti)C和Ta C粉末后,立方相出现了"白芯"的"芯-壳"结构;同时,热力学稳定性较高的(W,Ti,Ta)C复式碳化物会明显降低梯度硬质合金的梯度层厚度。     

不同粘结相碳化钨基硬质合金的研究与应用(Ⅰ)

硬质合金由高硬度、高熔点的硬质相和润湿性好、韧性高、熔点相对较低的粘结相组成。通过选择合适的原料、组成和工艺参数,可以实现硬质合金多种硬度和韧性的组合,使其广泛应用于刀具、模具、矿山工具和耐磨机械零件。本文主要介绍了硬质合金工业中已经使用的Co、Ni、Fe/钢基粘结相碳化钨基硬质合金的研究与应用。评述了各类粘结相的特性及其硬质合金的制备方法、性能、应用及最新研究成果,并对各类粘结相碳化钨基硬质合金的成分-微观组织-性能之间的内在联系进行了简单的阐述。     

肯纳金属推出用于CFRP/金属层叠板材料加工的整体硬质合金钻头

不断出现的新材料对其刀具产品提出了新的要求。为了提高强度,减少质量,航天航空行业不断研发新型的CFRP/金属层叠板材料,这种层叠板材料中的夹层材料为钛或其它金属。这种材料在制造机翼、机身、驾驶舱以及其它部件时,可以在减轻质量的情况下获得满意的性能。因为碳纤维材料和金属材料的机械性能有较大的差别,在对紧固孔进行有效的钻孔加工时,需要采用具有高耐磨性和优化槽型的切削刀具产品。确保高质量以及没有毛刺的钻孔非常关键。