TiB_(2)陶瓷研究进展与应用

TiB_(2)陶瓷具有高熔点、高硬度、高耐磨以及优异的导电性能和高温抗氧化性能,被广泛应用于航空航天、机械制造、金属冶炼、电子信息等领域。TiB_(2)陶瓷的相对密度低、加工难度大,难以满足高端制造的应用需求,而通过掺杂改性、添加烧结助剂、优化烧结工艺等方式可以促进TiB_(2)陶瓷的致密化,大幅提升其综合力学性能。本文综述了高性能TiB_(2)陶瓷在成分设计、烧结工艺等方面的研究进展,并阐述了其在精密工具、防弹装甲、电解阴极等方面的应用前景。

超细WC-Co硬质合金注射成形的研究进展

总结了近年来超细WC-Co硬质合金注射成形在原料粉末、粘结剂体系、混炼、注射成形、粘结剂脱除和烧结等方面的研究现状。讨论了不同脱脂方式的发展及其对碳含量的影响,重点阐述了控制晶粒长大、尺寸精度等关键技术存在的困难及解决途径。展望了超细WC-Co硬质合金注射成形技术的发展前景。

钴含量对粗晶硬质合金磨损性能的影响

粗晶WC-Co硬质合金作为新型矿用工具材料,在不同工况条件下的耐磨性能与失效行为对其工业应用具有重要影响。本研究以Si C颗粒为磨料,采用MLD-10型动载磨粒磨损试验机,研究钴含量对WC晶粒度为5μm的粗晶硬质合金冲击磨粒磨损性能的影响。实验结果表明：钴的质量分数在6%~14%范围内增加时,硬质合金的磨损系数K均呈线性增加,耐冲击磨粒磨损性能则呈线性降低。粗晶硬质合金的耐冲击磨粒磨损机制为：表面层的钴粘结相先被Si C颗粒磨损,然后合金的耐磨性主要取决于凸出WC颗粒的失效行为。因此,硬质合金的磨损系数K与WC硬质相的体积含量呈正比。

国内外硬质合金再生利用的现状与对策

硬质合金具有一系列优良性能,是制造业不可或缺的工具材料。世界经济的复苏和增长带动了全球硬质合金工具需求的稳步增长,我国的硬质合金产量也在不断增长,2013年我国硬质合金产量达到2.5万吨,约占全球总产量的38%。作为硬质合金主要组分的钨,是一种不可再生的重要战略稀缺性资源,随着钨资源的不断减少,价格不断上涨,欧美各国先后建立了战略储备机制,并积极开展钨的回收再利用。本文综述了废旧硬质合金回收再生的方法和发展趋势,通过对国外硬质合金生产、消费主要国家和公司硬质合金再生利用现状的调研分析,结合我国废旧硬质合金回收再生现状及存在的问题,提出应对策略:充分认识废旧硬质合金资源化循环利用、保障可持续发展的现实意义;创新发展废旧硬质合金的高品质回收再利用方法;建立废旧硬质合金再生利用的行业协会。

稀土对锌熔法再生WC-8Co合金微观组织的影响

以锌熔回收料为原料,用常规硬质合金生产工艺制备出再生WC-8Co硬质合金试样;用X射线衍射金相显微镜、场发射扫描电子显微镜/EDS能谱分析等测试方法研究了不同稀土钇添加方式制备的再生WC-8Co硬质合金孔隙、孔隙度、杂质形态及成分的差异,并采用截距法测量了WC晶粒尺寸及晶粒度分布。研究结果表明:添加稀土钇可抑制WC晶粒的非均匀长大,在一定程度上减小再生硬质合金的WC晶粒尺寸;可以显著减少再生硬质合金中的A类和B类孔隙,降低合金的孔隙度;稀土钇与杂质元素结合能够改善杂质相形态,由不规则和棒状Ca-S-O相转变为球状或类球形的Ca-Y-S-O相,并显著细化杂质相尺寸;采用复合粉的稀土添加方式使稀土钇元素分布更为均匀,微观组织和含稀土杂质相的均匀细化效果更加显著。

WC-6%Co硬质合金的冲击磨粒磨损性能研究

用MLD-10型动载磨粒磨损试验机研究了不同晶粒度YG6硬质合金的冲击磨粒磨损性能。对试样进行了失重测量,并用FESEM分析磨损试样表面形貌。结果表明,硬质合金的耐磨性能与粘结相自由程、WC晶粒度有关;在本实验条件下,随着WC晶粒度或粘结相自由程增加,合金耐磨性先增加后减小,特定WC晶粒度配比的混晶WC-6%Co合金的抗冲击耐磨性能最好。合金的磨损失效机制也发生了转变:细晶合金主要表现为WC颗粒的剥落;随WC晶粒度增加,合金主要表现为大颗粒WC破碎后脱落。在以SiC为磨料的冲击磨粒磨损试验中,WC-6%Co合金的磨损是以WC颗粒的破碎和碎片脱落为主要的失效机制。

WC粒度对WC/10Co注射成形工艺的影响

研究了不同粒度的WC粉末对WC/10Co注射成形工艺(PIM)的影响,分析了WC粒度对喂料流变性、注射坯质量、脱脂工艺和烧结工艺的影响机理。结果表明:WC粒度越小,WC/10Co喂料流变性越差,注射坯质量越低,溶剂脱脂速率越高,合金形状偏差越大。超细WC/10Co喂料存在粉末团聚颗粒、粘结剂包裹不充分,其热稳定性低、流动性降低56%,注射坯致密度下降5%;超细WC-10Co合金的线收缩率达到20.80%,尺寸偏差为2.85%,脱脂-真空烧结时易出现脱碳现象。

Co含量对FeCoPB非晶合金软磁性能和弯曲韧性的影响

采用熔体旋淬的方法制备了FeCo含量达到87 at%Fe-Co-P-B系非晶合金薄带,研究了金属元素Co对Fe-Co-P-B系非晶合金的形成能力、软磁性能和弯曲韧性的影响规律。该合金系具有高的饱和磁化强度1.75~1.84 T,且热处理后薄带仍具有良好的弯曲韧性。添加Co元素后,提高了合金的居里温度,矫顽力升高。对薄带样品施加12 MPa的拉应力,合金的矫顽力由12.8 A/m降低到6.5 A/m。因此,通过成分和应力的调控可以避免Fe基非晶合金热处理引起的弛豫脆性问题,为获得具有优异软磁性能和良好弯曲韧性的Fe基非晶合金提供重要途径。

cBN-WC-12Co硬质合金的SPS制备及强化机理研究

采用放电等离子体烧结(SPS)技术制备出cBN-WC-12Co硬质合金,分析了cBN的热稳定性,研究了cBN添加量和烧结温度对合金硬度和致密度的影响,并讨论了cBN强化机理。结果表明:cBN的热稳定性温度为1355℃,cBN-WC-12Co合金的烧结致密化最低温度在1150℃左右,当烧结温度为1250℃,cBN保持了较好的热稳定性,不发生相变;在相同烧结温度下,cBN-WC-12Co合金致密性均要好于WC-12Co合金;1150℃时合金C15的致密度和硬度(HV10)均达到最大值,分别为99.7%和19 970 MPa;当cBN含量低于15 vol%时,在一定程度上,cBN含量的增加有利于抑制合金中WC晶粒长大,并通过WC晶粒的毛细吸附促进合金致密化;合金中的cBN可以阻止裂纹等缺陷进一步扩展,有利于改善合金力学性能。