烧结方法对WC-Co硬质合金性能的影响

以原位还原碳化反应法制备的超细WC-Co复合粉为原料,分别采用放电等离子烧结、低压烧结和真空烧结工艺获得块体硬质合金,系统研究烧结方法对合金的显微组织、密度及力学性能的影响。结果表明:放电等离子烧结的合金中,主相为WC和Co,有少量η相(Co6W6C),低压烧结和真空烧结获得的合金中物相为WC和Co;所用3种不同的烧结方法均能获得细晶块体硬质合金,其中放电等离子烧结的晶粒最细为0.35μm;低压烧结合金具有优异的综合性能,HV30为15 121 MPa,断裂韧性为13.6 MPa.m1/2,横向断裂强度为4 210 MPa。

超细WC-Co复合粉的原位反应合成及烧结致密化

以微米级蓝钨(WO2.9)、四氧化三钴(Co3O4)和炭黑(C)为原料,采用真空原位还原碳化反应制备超细WC-Co复合粉末,经过真空烧结得到WC-Co合金块体。利用扫描电镜、X射线衍射仪观察和分析复合粉末及合金显微形貌及物相组成,研究原料粉末中配碳量对WC-Co复合粉及合金物相与力学性能的影响。结果表明:所得平均粒径为300 nm的超细WC-Co复合粉末的主相均为WC和Co相,含有少量的η相(Co3W3C);原料粉末中配碳量(质量分数)为16.69%较为合适,此时可获得物相纯净、平均晶粒尺寸470 nm的超细晶WC-Co硬质合金,合金的横向断裂强度为2 464 MPa;原料粉末中配碳量为16.85%时,合金中存在少量的游离碳,横向断裂强度只有1 946 MPa。

预处理工艺对放电等离子烧结超细晶WC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用不同粒度的WC粉与超细Co粉混合得到初始粉末,利用直接放电等离子烧结(SPS)技术和一种包括真空预处理和SPS烧结的新制备方法,研制超细晶WC-Co硬质合金块体。结果表明,两种不同粒度匹配的混合粉末经真空预处理后SPS烧结得到的试样较直接SPS烧结试样的硬度稍有降低,但断裂韧性得到提高,尤其是抗拉强度得到显著提高。对试样显微组织和性能分析表明,混合粉末的真空预处理工艺对SPS烧结WC-Co硬质合金具有重要作用:去除混合粉末吸附气体,消除Co池,同时保证WC晶粒不发生明显长大。

WC-Co复合粉的喷雾造粒及松装密度的影响因素

利用短流程原位反应合成技术制备超细WC-Co复合粉,其平均粒径为300 nm,对此复合粉进行喷雾造粒以制备具有超细结构的热喷涂粉末。采用标准漏斗法测量造粒粉末的松装密度,并利用SEM观察其形貌与结构,结合实验测定结果与理论计算结果研究料浆成分、喷雾干燥温度及初始粉末粒径对造粒粉末松装密度的影响规律。结果表明：料浆固含量最高可达70%（质量分数）,此时造粒粉末松装密度达到2.31 g/cm3;随粘结剂含量的增高,造粒粉末松装密度先增高后降低,最佳含量为2.5%（质量分数）;分散剂最佳含量为1%~2%（质量分数）;干燥温度显著影响造粒粉末形貌结构及松装密度,最佳温度为150℃;喷雾造粒粉末的最高密度实质上取决于初始粉末粒径。

WC/Co粉体粒径匹配与放电等离子烧结致密化

对放电等离子烧结(SPS)不同粒径匹配的WC/Co混合粉末的收缩过程进行了系统分析.结果表明,SPS烧结不同WC粒径混合粉末时,烧结体开始收缩温度、收缩速率峰值温度和致密化完成温度基本相同;对不同Co粒径混合粉末,三种温度随Co粉初始粒径的减小而降低,即SPS烧结过程与WC粒径无关而与Co粒径密切相关.SPS致密化过程中收缩速率随温度的变化、收缩速率与相对密度的关系均与常规烧结不同,其开始收缩温度和收缩速率峰值温度均较常规烧结低,同时收缩速率峰值处所对应的相对密度也较常规烧结低.这说明在常规烧结中粉末在大量液相出现(即收缩速率出现峰值时)之前已完成很大程度的收缩致密化,而SPS烧结中大量液相出现之前粉末的收缩致密化程度较低.

放电等离子烧结不同粒径匹配的WC-Co混合粉末

采用一种包括混合粉末真空预处理和放电等离子烧结(SPS)的新型烧结技术,制备超细晶WC-10Co硬质合金块体。采用场发射扫描电镜观察硬质合金的形貌和晶粒组织,采用三点弯曲法测量试样的断裂强度,利用显微硬度仪测量维氏硬度HV30且据此估算试样的断裂韧性KIC,并与真空烧结和直接SPS试样进行对比,同时还研究初始粉末中WC粉与Co粉的粒径匹配对SPS块体的显微组织和力学性能的影响。结果表明,与真空烧结和直接SPS相比,此种方法制备的WC-10Co合金晶粒细小、组织均匀,具有优异的综合力学性能,尤其是强度明显提高,硬度为1608HV30,断裂韧性为14.0MPa.m1/2,横向断裂强度为3100MPa;WC和Co粉末的粒径匹配对SPS块体的显微组织和力学性能具有较显著的影响。

超细晶硬质合金显微组织与断裂路径的体视学表征研究

本文介绍了应用于硬质合金材料显微组织定量化表征的体视学参量的定义和测定方法。对制备出的不同特点的超细晶系列WC-10wt.%Co硬质合金试样,全面测定了其显微组织体视学参量,并获得了显微组织表征参量WC晶粒尺寸dWC、Co相平均自由程LCo和WC晶粒邻接度CWC-WC之间的确定对应关系。对系列硬质合金试样的断口路径显微组织进行了体视学表征和分析,据此提出了由显微组织参数判断合金断裂行为的基本依据。研究结果表明,有关体视学概念和参量的应用是定量表征亚微米超细晶硬质合金材料复相显微组织特征的最佳途径。

预烧结对低压烧结WC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用原位还原碳化反应制备超细WC-10%Co,在1250、1300、1350、1380℃进行预烧结处理,得到的预烧结块体在1450℃、5 MPa氩气条件下进行低压二次烧结;分析对比了预烧结块体和二次烧结块体的显微组织,并对二次烧结合金进行了性能测试.结果表明:不同温度预烧结块体经低压二次烧结后,可有效抑制晶粒异常长大现象,二次烧结后合金具有高的断裂韧性,最高值达16.1MPa·m-1/2.在1 350、1 380℃下预烧结块体经低压二次烧结后均具有均匀的合金组织,其中经过1380℃预烧结块体横向断裂强度为3260 MPa.

新型清扫车的设计

新型清扫车是一种结构简单、清洁环保的清扫工具。该清扫车无须喷水即可达到除尘目的,人力驱动即可。它主要通过清扫机构、间歇性抛碴滑道升降机构、除尘机构三种机构配合工作,实现对垃圾的清扫、撮集、除尘的全部清扫过程。

SPS制备的大尺寸WC-Co硬质合金试样晶粒尺寸与硬度的不均匀性研究

本文采用EBSD、压痕法等测试手段,对放电等离子烧结(SPS)获得的(Φ45 mm×5 mm)大尺寸硬质合金试样不同部位的微观组织及其硬度分布进行了研究。结果表明,大尺寸试样内部存在显微组织和性能的差异,沿径向从试样中心到边缘,材料硬度明显增大;试样厚度方向(轴向)上,表面显微组织的均匀性明显优于心部的显微组织,且平均晶粒尺寸大于心部。主要原因是SPS烧结过程中试样内部从中心到边缘、从表面到心部存在由高到低的温度梯度,造成烧结试样显微组织的不均匀和径向硬度的梯度分布。

复合粉预处理对WC-10Co超细晶硬质合金刀具寿命的影响

采用未预处理和经1 300℃保温1h预处理的WC-10Co复合粉,通过低压烧结制备了WC-10Co超细晶硬质合金并制成刀具,并用该刀具对GH2132高温合金进行连续切削试验,研究了预处理对该刀具显微组织和使用寿命的影响,分析了其磨损机制。结果表明:预处理复合粉制得刀具的平均晶粒尺寸略大于未经预处理的,但使用寿命高于未经预处理的;随着切削速度的提高,两种刀具的使用寿命均下降,但复合粉预处理刀具的寿命下降幅度较小;黏接撕裂和剥落是两种刀具的主要磨损机制,预处理复合粉刀具中WC晶粒的大小和黏结相钴的分布较均匀,其抗磨损能力高于未经预处理的。

晶粒长大抑制剂对超细硬质合金刀具磨损性能的影响

对添加和不添加晶粒长大抑制剂的WC-10Co超细硬质合金刀具,分别进行了切削高温合金GH2132的刀具磨损试验,并对试验结果进行线性回归,建立了刀具寿命TL与切削速度v之间关系的经验公式,利用ZEISS连续变倍体视显微镜及显微摄影系统观察了刀具刃口和后刀面的磨损形貌,并对达到磨钝标准时的刀具后刀面磨损微区成分进行了电子探针能谱分析,探讨晶粒长大抑制剂对刀具磨损性能的影响机理。结果表明:晶粒长大抑制剂可以提高超细硬质合金刀具的耐磨性,不但使抗粘接磨损的能力得到提高,而且使抗磨料磨损、撕裂剥落和扩散磨损的能力也得到了提高。

塑性变形对WC-Co硬质合金中Σ2晶界分布的影响(英文)

在同等工艺条件下制备了两个WC-8Co试样,其中一个经历了塑性变形处理,分别收集了两个试样表面的电子背散射衍射数据。像质图样显示塑性变形破坏了WC的架状结构。分别通过取向差角分布关系、取向差角-轴分布关系和单一截面五参数法分析了Σ2晶界(即90°/[1010]晶界)的分布情况。结果显示塑性变形过程将降低Σ2晶界的分布强度。通过单一截面五参数法,解析了Σ2晶界组分对材料性能影响的权重。Σ2晶界对材料性能的影响主要通过晶界的迁移性,具体表现为晶界的滑移机制和对粘结相渗透的抵抗力。相比Σ2倾斜晶界,Σ2扭转晶界对材料性能的影响占有优势。

3D打印医用多孔钛合金阳极氧化修饰及其性能研究

目的探讨阳极氧化对3D打印多孔Ti-6Al-4V合金中Al/V金属离子的析出的影响。方法采用阳极氧化对3D打印多孔Ti-6Al-4V合金进行表面修饰处理,研究阳极氧化前后,多孔Ti-6Al-4V合金的显微组织结构、表面形貌以及离子析出特性。结果阳极氧化表面修饰并未改变多孔Ti-6Al-4V合金的α+β相组成,其表面形貌也未发生改变,合金表面成分中O元素含量增加6.48%,未引入非基体元素。阳极氧化显著降低了3D打印多孔Ti-6Al-4V合金中Al/V金属离子的析出,Hank′s溶液中浸提5周的结果显示,经阳极氧化后,Al离子析出溶度降低了93.4%,V离子析出浓度降低89.5%。结论阳极氧化通过降低Al/V离子的析出,降低潜在毒性的风险,是进一步提高3D打印多孔Ti-6Al-4V钛合金植入器械安全性的有益途径。

电子束熔融法制备的医用Ti6Al4V在人工模拟体液中的耐腐蚀行为

目的研究电子束熔融技术(EBM)3D打印制备的医用Ti6Al4V不同打印截面在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为。方法采用开路电位和动电位极化曲线方法研究了Ti6Al4V不同打印截面,分别记为EBMXOY面(垂直于打印方向的钛合金截面)和EBM-YOZ面(平行于打印方向的钛合金截面),在Hank's模拟人工体液中的电化学腐蚀行为,利用SEM、XRD和金相显微镜分析了其表面形貌和物相组成及其腐蚀机理,并与传统医用锻造Ti6Al4V进行了对比研究。结果与传统医用锻造Ti6Al4V合金相比,EBM-YOZ面钛合金在Hank's模拟人工体液中的开路电位、腐蚀电位和腐蚀电流与之相当,显示出与之接近的耐腐蚀性能;EBM-XOY面钛合金的耐腐蚀性能较EBM-XOZ面和传统锻造钛合金稍差,主要原因是EBM-XOY面的α+β相界面积大,相含量较高,且被优先溶解,因此,耐腐蚀性能较差。结论电子束熔融制造的Ti6Al4V不同截面的耐腐蚀性能不同,EBM-YOZ面的耐腐蚀性能与传统医用锻造钛合金相当,EBM-XOY面的耐腐蚀性能稍差。

3D打印钛合金晶界中的伯氏取向差观测方法

本文在密切关注新兴增材制造技术所产生的微观结构组织特征的同时,具体选取一种3D打印Ti-6Al-4V合金,分析其中的伯氏取向差结构。利用扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和统计性的五参数法,首先标定了合金结构中大量存在的α/α晶界,其次统计了α/α晶界的惯习面分布状况,之后对5种伯氏取向差分别进行了晶面取向织构分析,最后对5种伯氏取向差进行了晶界面理论结构计算。本文提出了α/α晶界识别判据并继而实现了在α/α晶界上进行伯氏取向差的准确表征,因而从具体观测技术层面发展了特定晶界的提取技术和典型取向差的结构分析技术。

一种新型不对称菁类功能染料的合成与表征

丙醛二乙基乙缩醛经Vilsmeier-Haack反应得到(E)-3-乙氧基-2-甲基丙烯醛(1);1与3-羧甲基绕丹宁反应得到了2-((E)-5-((E)-3-乙氧基-2-甲基亚烯基)-4-氧基-2-硫代噻唑烷-3-基)乙酸(2);2-甲基苯并唑与1,3-丙烷磺内酯反应得到2-甲基-3-(3-磺丙基)苯并[d]恶唑(3);2和3在碱性条件下反应得到了一种新型菁类染料(4)。通过1H NMR对化合物4的结构进行表征。对反应条件的优化确定NaOH的用量为2.2当量,反应温度为100℃,反应时间12 h,化合物4的最佳收率为78%。

超细WC-Co复合粉制备及快速烧结技术研究进展

超细WC-Co复合粉是制备高性能超细/纳米晶硬质合金的重要原料之一,近年来发展了多种复合粉的制备技术。本文综述了其中的喷雾转换工艺法、化学沉淀法、原位还原碳化法、化学气相反应合成法和机械合金化法的研究和应用状况。同时简要介绍了一些新型的快速烧结技术的原理,以及这些新型的快速烧结技术制备的超细/纳米晶硬质合金上的研究进展,并对快速烧结技术在硬质合金领域发展前景进行了分析。