注射成形硬质合金制品的缺陷及性能分析

采用粉末注射成形工艺制备硬质合金,系统研究采用2种具有相同组元和不同配比的石蜡基粘结剂时,注射成形、溶剂脱脂、热脱脂-烧结等各工序的缺陷成因及影响因素.研究结果表明:粘结剂组成对注射缺陷、溶剂脱脂缺陷与溶剂脱脂率有很大影响,从而对最终的烧结合金性能和显微组织结构产生重大影响.通过采用降低热脱脂温度和缩短热脱脂时间,并在1 410℃时进行气压烧结的2种热脱脂-烧结工艺,可解决合金碳含量偏低的问题并提高合金致密化程度,制备出性能优异的YGl0X硬质合金.其抗弯强度分别达到2 723 MPa和2 370 MPa,比传统模压-烧结法制备的硬质合金提高670～1 023 MPa.     

ZrC对W合金性能与组织结构的影响

采用粉末冶金方法制备W-ZrC合金,研究ZrC对W合金的力学性能和组织结构的影响。显微组织分析表明:ZrC显著提高了合金相对密度和拉伸强度。ZrC均匀分布在W基体中,并与W生成含W、Zr、C和O等多元素的第二相粒子。存在于晶界之间的第二相粒子,有效抑制了合金烧结过程中的晶粒长大,随合金中ZrC含量的增加,合金晶粒尺寸减小。同时,随ZrC的添加,合金断口由沿晶断裂转变为沿晶断裂和穿晶断裂的混合断裂特征。     

快速-热挤压工艺对细晶和传统钨合金组织与性能的影响

研究了快速-热挤压工艺对细晶93W-4.9Ni-2.1Fe、细晶93W-4.9Ni-2.1Fe+0.03%Y以及传统粗晶93W-4.9Ni-2.1Fe合金的显微组织和力学性能的影响。结果表明:经过快速热挤压后,合金的综合力学性能较烧结态合金显著提高,而且初始晶粒尺寸对挤压后合金性能影响非常显著,在相同的挤压条件下,挤压态细晶93W-4.9Ni-2.1Fe+0.03%Y的抗拉强度达到1570MPa,延伸率为6.5%,硬度HRC45.2;而挤压态传统93W-4.9Ni-2.1Fe合金的抗拉强度、延伸率和硬度分别只有1260MPa、5.6%和39.1。显微组织观察分析表明,与传统钨合金相比,在相同变形量的情况下,细晶93W-4.9Ni-2.1Fe+0.03%Y钨合金的纤维化程度更高,钨颗粒长细比达到6.8。TEM观察表明挤压后细晶钨合金的钨相形成了亚晶组织,而传统钨合金有大量位错缠结于钨相中;此外,由于充分的动态回复-再结晶,细晶和传统钨合金的粘结相位错密度很低。     

稀土Y在90W-7Ni-3Fe合金中的存在形态和分布特征

以喷雾干燥法制备的不同稀土Y含量的90W-7Ni-3Fe复合粉末为原料,在不同的烧结温度下制备出不同稀土含量的钨合金,采用XRD、SEM和EDX研究了稀土Y在90W-7Ni-3Fe合金中的存在形态和分布规律。结果表明:稀土Y以Y2O3的形式存在于合金中,且钨颗粒内部未发现稀土Y的存在。Y的添加量为0.4%时,以富Y颗粒的形式分布在钨颗粒与粘结相之间;当添加量为5%时,在粘结相中形成了富Y区域。添加稀土Y可以有效地细化钨颗粒。     

ZrC含量对钨材料组织和性能的影响

采用"溶胶-非均相沉淀-喷雾干燥-热还原"制备了W-ZrC复合粉末,经氢气保护气氛高温烧结后制备出W-ZrC材料,研究了ZrC含量对W的力学性能和显微组织的影响。结果表明,W-ZrC材料的相对密度较纯W材料得到很大提高,其室温抗拉强度由粉末烧结态纯W的290 MPa可提高至543 MPa,材料的应变由1.7%增大至3.5%;ZrC第二相粒子作为障碍能有效阻碍钨晶界的移动,由纯W晶粒的100μm左右细化至10~15μm;纯W的断口形貌主要为沿晶解理断裂,添加ZrC第二相粒子后断口组织中出现了穿晶解理断裂,说明ZrC能够有效强化W的晶界强度,并起到良好的细晶强化和弥散强化作用。     

微量Y2O3对细晶W-Ni-Fe粉末烧结行为和显微组织的影响

采用喷雾干燥-热还原的方法制备纳米级93W-4.9Ni-2.1Fe复合粉末和微量稀土掺杂的复合粉末,研究微量稀土掺杂对烧结致密化和晶粒尺寸的影响.结果表明:微量稀土掺杂能有效地降低该复合粉末的晶粒尺寸,并能改善粉末的分散度;纳米级复合粉末在1380～1410℃液相烧结可实现材料的近全致密化,比同种成分的传统钨合金的烧结温度降低了120℃左右,合金的相对密度可达99%以上;但微量稀土掺杂对烧结的致密化有一定的抑制作用;同时微量稀土元素对合金的晶粒尺寸的抑制作用主要发生在液相烧结阶段.     

高强韧Mo-0.1Zr合金的制备、性能及组织

采用球磨制备Mo-0.1Zr粉末,经压制成型、预烧、高温烧结和真空热处理后,制备抗拉强度超过650 MPa、伸长率大于30%的高强韧Mo-0.1Zr合金,研究真空热处理对合金性能与显微组织的影响。结果表明:经高温烧结后,Mo-0.1Zr合金与纯Mo相比性能提高不明显,断口形貌呈明显的沿晶脆性断裂特征;但经真空热处理后,Mo-0.1Zr合金的性能显著提高,抗拉强度提高了40%、伸长率从7.3%提高到31.2%,合金断口也由沿晶脆性断裂转变为穿晶韧性断裂,且部分晶粒呈韧性撕裂特征。真空热处理温度对合金性能的影响很大,真空热处理温度过高容易使晶粒长大,导致性能提高程度下降;而真空热处理温度过低难以起到消除晶体缺陷的作用,对合金性能提高有限。     

高能球磨和放电等离子体烧结制备超细WC-8Co硬质合金

以0 .8 1μm的WC粉和1.3 5 μm的Co粉为原料,采用高能球磨制备了粉末比表面积为6.82m2 ·g- 1 ,粉末粒度为5 9.4nm的WC 8Co混合粉末。将此纳米粉末采用放电等离子体烧结(SPS)制备了WC晶粒度为0 .5～0 .6μm、硬度为HRA93 .5的超细硬质合金。研究了SPS烧结温度和添加晶粒抑制剂对显微组织与HRA硬度的影响。     

纳米复合W-Cu FGM的致密性及界面结合特征

以溶胶-喷雾干燥-热还原制备的纳米晶W-Cu复合粉末为原料,通过球磨改性、叠层压制和一步液相烧结分别制备3种两层梯度复合细晶W-Cu材料(W-10Cu/W-30Cu,W-20Cu/W-30Cu和W-30Cu/W-50Cu),对其致密度、组织成分特征及界面结合性能进行研究与分析。结果表明:3种梯度材料各均质层都达到高致密(相对密度98%);梯度材料具有明显的梯度组织,界面结合完好,Cu相呈连续网状结构,包裹在均匀分布的细小W晶粒周围;成分呈阶梯式变化,各层成分因Cu相的迁移和流失与初始设计值有一定的偏差;材料力学性能呈现梯度性,界面显微硬度处在两层显微硬度之间,结合强度高于各自富Cu层的拉伸强度,表明纳米复合W-Cu功能梯度材料各成分层之间有着优良的结合性。     

VC/Cr_3C_2及配碳量对WC-0.5Co超细硬质合金组织与性能的影响

以超细WC粉末和超细WC-6Co复合粉末为原料,添加VC/Cr3C2作为晶粒长大抑制剂,同时进行配碳,采用高能球磨和气压强化烧结制备晶粒度小于0.5μm的WC-0.5Co超细硬质合金,研究了不同VC/Cr3C2添加量及配碳量对其组织与性能的影响。结果表明:VC/Cr3C2有效抑制了烧结过程中WC晶粒的长大,显著提高了WC-0.5Co超细硬质合金的硬度。当VC/Cr3C2添加量为0.73%(质量分数,下同)时,合金的硬度(HV0.05)最高,达到32 658 MPa;同时一定的配碳量有利于控制合金中的脱碳,提高合金性能,当配碳量为0.2%时,WC-0.5Co-0.73VC/Cr3C2合金的综合力学性能最好,断裂韧性为6.935 MPa·m1/2,维氏硬度(HV0.05)为32 216 MPa。