基体碳含量对梯度结构硬质合金微观结构与性能的影响

Co相梯度结构硬质合金与传统硬质合金(WC-Co)相比具有良好的硬度和韧性组合。本文通过固体渗碳烧结处理制备出了Co相梯度结构硬质合金,研究了贫碳量对固体渗碳后硬质合金中Co相梯度结构、力学性能的影响,探索了Co相梯度结构的形成机制。结果表明,贫碳合金碳含量越低,η相体积分数越大,渗碳时需要消耗更多的活性碳原子,渗碳烧结后,Co相梯度结构厚度减小,富钴层厚度增加。Co相梯度结构硬质合金中,由于存在Co相梯度结构,硬质合金内部硬度呈现由高(1 600 HV5)到低(1 300 HV5)再到高(1 600 HV5)的变化,合金抗弯强度较传统硬质合金有所提升,碳含量为5.26%的贫碳合金在渗碳烧结后抗弯强度为2 860.1 MPa。

基于钴、碳迁移动力的梯度硬质合金制备与材料特性研究

功能梯度硬质合金(FG WC-Co)与WC-Co相比能够提供优异的硬度和断裂韧性组合。基于液相Co从高Co含量向低Co含量、从高C含量向低C含量迁移的钴、碳迁移动力,本文设计了富碳高钴的WC-15%Co和贫碳低钴的WC-6%Co双层样品。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)等分析手段,研究了双层硬质合金的微观结构与力学性能。结果表明双层样品中Co相从富碳高钴层向贫碳低钴层迁移形成梯度结构,并且两层间C含量差别越小,Co浓度梯度越大;高钴层中WC晶粒尺寸比低钴层的大,并且两层间C含量差别越小,WC晶粒尺寸差别越大;随着两层间C含量差别减小,矫顽磁力(Hc)减小,钴磁(Com)增加;硬度从1 260 HV至1 408 HV逐渐升高,从WC-15%Co面加压测的抗弯强度2 612 MPa高于从WC-6%Co面加压测的抗弯强度2 388 MPa。