超声冷冻干燥混粉工艺对WC-6Co-GO/Al_(2)O_(3)硬质合金组织及性能的影响

分别采用机械球磨法和球磨−超声−冷冻干燥法制备WC-6Co-GO/Al_(2)O_(3)混合粉末,并通过冷压成形−烧结制备块体硬质合金,研究混粉工艺和GO/Al_(2)O_(3)复合粒子含量对混合粉末的分散性以及合金的微观形貌、致密度和力学性能的影响。结果表明:超声−冷冻干燥可以有效地解决GO/Al_(2)O_(3)复合粒子的团聚问题,获得细小均匀的粉末颗粒。采用球磨−超声−冷冻干燥法混粉时,所制备的GO/Al_(2)O_(3)复合粒子质量分数为0.15%的硬质合金中,复合粒子均匀分布在WC晶粒间使细化晶粒的效果较显著,而且合金的相对密度较高,合金的强度提高至2723.6 MPa,比普通机械球磨的合金提高约600 MPa,硬度(HV30)和断裂韧性分别提高约200.0和1.0 MPa·m^(1/2)。

微量Y_(2)O_(3)对WC−6Co非均匀结构硬质合金微观结构及性能的影响

采用低压烧结法制备了不同Y_(2)O_(3)添加量(质量分数)的WC-6Co非均匀硬质合金,并通过扫描电子显微镜、X射线衍射仪、能谱仪、金相显微镜、电子万能力学试验机、硬度计、矫顽磁力仪等设备研究了Y_(2)O_(3)质量分数对WC-6Co非均匀硬质合金微观结构、相成分及性能的影响。结果表明:Y_(2)O_(3)不会对合金相对密度和相组成产生影响;Y_(2)O_(3)与合金中杂质元素硫、氧等形成稳定的化合物,弥散分散于WC晶界,阻碍WC晶粒的融合长大,降低WC晶粒粒度,抑制WC晶粒非均匀结构的均匀化。随着Y_(2)O_(3)添加量的增加,合金的硬度逐渐增加,而抗弯强度呈现出先迅速上升后下降的趋势。Y_(2)O_(3)质量分数为0.048%对WC-6Co非均匀硬质合金性能提升最明显,硬度和抗弯强度分别达到1530 kgf·mm-2和2902 MPa。

纳米复合WC-6Co粉末的快速烧结

以液相复合-连续还原碳化方法制备的纳米复合WC-6Co粉末为原料,采用放电等离子烧结(SPS),制取了超细硬质合金。利用扫描电镜、维氏硬度仪、洛氏硬度仪、密度测试仪、MTS陶瓷测试系统等,观察烧结体显微结构,测试其硬度、密度、断裂强度、矫顽磁力、磁饱和度。结果表明采用放电等离子烧结获得的烧结体的硬度HV1≥19500MPa,断裂强度TRS≥2800MPa,平均晶粒度150nm^300nm。制备了高强度、高硬度的超细WC-6Co硬质合金。

SPS制备含钼WC-6Co硬质合金的工艺性能

以Mo粉、Co粉和自主研发的WC-6Co复合粉为原料,通过球磨、SPS制备Mo添加量为1%(质量分数)的细晶WC-6Co硬质合金。利用XRD、SEM、XPS、维氏硬度计和电化学工作站等研究SPS烧结温度、保温时间对合金组织和性能的影响。结果表明:随着SPS烧结温度的升高和保温时间的延长,WC-6Co-1Mo合金相对密度和断裂韧性持续增加,维氏硬度先增大然后略有下降。当烧结温度为1250℃、保温时间为5min时,制备的合金综合性能最佳。与相同工艺制备的WC-6Co和WC-6Co-4Mo合金进行对比,发现添加适量Mo能够有效抑制WC晶粒的长大,提高合金的硬度和韧性,但相对密度减小;同时,也能够增强合金在HCl溶液的耐腐蚀性能。

SPS烧结制备WC-6Co-1.5Al硬质合金的研究

针对WC-6Co-1.5Al球磨粉末,研究SPS烧结工艺对烧结合金密度、组织、力学性能及断口形貌的影响规律。研究结果表明:在脉冲电流基值为360A、峰值为3 000A、频率为50Hz、占空比为50%,恒流电流为1 500A,总烧结时长为6min,烧结压力为30MPa的工艺参数下,利用脉冲电流烧结1min后,继之以恒流电流烧结5min,可获得密度、硬度和弯曲强度分别达14.2g/cm3、94HRA和1 660MPa的超细晶WC-6Co-1.5Al硬质合金块体材料;进一步延长或缩短脉冲电流烧结时间,烧结体的密度、硬度和弯曲强度反而下降。

喷雾转换法制备纳米WC-6Co复合粉的工艺研究

以偏钨酸铵、醋酸钴、有机碳为原料,去离子水为溶剂,采用喷雾干燥-煅烧-球磨-连续还原碳化新工艺制备纳米WC-6Co复合粉。采用氮气吸附法测定粉末比表面积,XRD、SEM分别分析粉末物相和形貌,研究球磨工艺对钨钴复合氧化物粉末性能的影响以及连续还原碳化过程中粉末比表面积的变化。结果表明,在连续还原碳化前进行球磨,可有效破碎粉末;适当增大球料比或延长球磨时间,可使粉末破碎效果更好,粒度分布更均匀,当球料比为10∶1、球磨时间为240min时,粉末破碎、分散效果最佳,比表面积为11.62m2/g;球磨后的钨钴复合氧化物粉末在连续还原碳化过程中发生团聚烧结、预合金化,生成平均粒度为80nm的WC-6Co复合粉。

石墨烯含量对WC-6Co硬质合金组织与性能的影响研究

采用分步真空球磨+热压烧结法,在WC-6Co硬质合金中添加不同含量的石墨烯,制备了新型硬质合金刀具材料,并对其进行物相组成、显微组织、力学性能和耐磨损性能的分析。结果表明,随石墨烯含量增加,新型硬质合金刀具材料的表面硬度、力学性能和耐磨损性能均先提高后下降。新型硬质合金刀具材料的石墨烯含量优选为2%,表面HV硬度达2 842;与商业WC-6Co硬质合金刀具材料相比,新型硬质合金刀具材料的横向断裂强度提高143%,磨损体积减小71%。

ZrO_2(3Y)及CeO_2对细晶WC-6%Co硬质合金组织和性能的影响

采用费氏粒度分别为2.5μm和1.0μm的WC粉和Co粉为原料粉末,以ZrO_2(3Y)、CeO_2为添加剂,制备WC-6%Co硬质合金试样,研究了不同添加剂对WC-6%Co硬质合金组织和性能的影响。结果表明,ZrO_2(3Y)呈球形弥散分布于粘结相中,提高了硬质合金的抗弯强度,但对WC晶粒度无明显影响;CeO_2能细化WC晶粒,减小硬质合金的孔隙,使硬质合金组织分布均匀,抗弯强度提高。

WC-6Co-1.5Al合金高能球磨-电场活化烧结工艺的研究

采用高能球磨-电场活化烧结工艺制备了WC-6Co-1.5Al超细晶硬质合金块体,并对球磨粉末特性,以及合金的微观组织进行了分析测试。研究结果表明,WC-6Co-1.5Al复合粉末的球磨过程是一个晶粒逐渐细化、晶格畸变逐渐增加、粉末体系能量逐渐增大的过程;利用电场活化烧结技术能在电流为1 560 A,压力为30 MPa,烧结时间为6 min的情况下获得较为致密的硬质合金块体;合金中WC晶粒分布均匀,且没有出现异常长大现象。

成形工艺对WC-6Ni细晶硬质合金烧结致密度及组织缺陷的影响

分别采用模压成形、冷等静压成形以及模压+冷等静压成形工艺制备WC-6Ni硬质合金,主要讨论了不同的成形工艺对WC-6Ni硬质合金物相组成、物理性能及显微组织的影响。结果表明:采用模压+冷等静压成形工艺制备的WC-6Ni压坯在烧结温度为1 410℃、保温时间1h的条件下,可获得致密度高达98%、HV硬度达到1 457的WC-6Ni细晶硬质合金,该合金显微组织分布均匀,样品表面无空隙及Ni池等缺陷。

SPS原位反应快速制备WC-6Co硬质合金的研究

应用放电等离子烧结(SPS)技术,利用WO3、Co3O4和C粉的混合粉末原位还原、化合反应快速制备WC-6Co硬质合金。分析了烧结温度与压力对合金致密度、显微组织和性能的影响,结果表明:应用SPS技术,利用原位反应合成的短流程工艺路线,在烧结温度与压力分别为1 270℃和90 MPa的条件下能够快速制备出相对密度达99%、洛氏硬度(HRA)≥93、维氏硬度(HV)≥1 900且成相良好、显微组织均匀的WC-Co硬质合金。

Mo添加对WC-6Co硬质合金组织性能的影响

通过SPS工艺制备了不同Mo含量的WC-6Co硬质合金,并采用XRD、SEM和摩擦磨损机分析了合金的物相组成、微观组织及力学性能,借助动电位极化曲线分析了合金的电化学腐蚀行为,从而研究Mo对合金微观组织、硬度、耐磨性及耐腐蚀性的影响。结果表明:添加Mo元素能够有效抑制WC晶粒的长大,利于提升合金硬度,但随着Mo含量的升高,合金致密度持续减小,其硬度先升高后降低,耐磨性能下降。Mo能有效增强硬质合金在酸性溶液中的耐腐蚀性;合金更容易受到盐酸的腐蚀,但SO4^2-对合金的腐蚀作用比Cl^-强,合金在硫酸中的腐蚀电流密度更大,腐蚀速率更快。

Co对原位合成WC-6Co复合粉末制备高性能硬质合金的影响

将原位合成的WC-6Co复合粉末添加到300 L、转速50 Hz滚动球磨中湿磨,添加Co粉、晶粒长大抑制剂、石蜡、酒精,湿磨48 h,卸料、过孔径45μm筛,采用闭式压力喷雾干燥塔制备得到WC-7Co^WC-15Co混合料粉末,对制备混合料粉末形貌、粒度分布、物相、成分进行分析,结果表明:添加Co粉配成WC-Co混合料,当混合料的Co质量分数超过10%,团聚现象明显增强,团聚颗粒明显增大;随着添加Co粉质量分数增加,混合料中氧质量分数增高,松装密度不断减小.将制备得到的WC-7Co^WC-15Co混合料掺成型剂,挤压成型,低压烧结等工序制备超细YG7X^YG15X硬质合金.研究添加不同Co质量分数WC-6Co复合粉末制备YG7X^YG15X超细硬质合金,Co对制备硬质合金的金相组织、形貌、物理力学性能的影响,结果表明:随着添加Co质量分数增加,制备的超细硬质合金硬度、密度不断降低,抗弯强度和断裂韧性先增大、后减小;制备的超细YG7X硬质合金的硬度最高HV 30为2150,抗弯强度最低为3200 MPa;制备YG10超细硬质合金的抗弯强度最高为4950 MPa,断裂韧性最高为11.8 MPa·m 1/2.

脱蜡时间对WC-6%Ni硬质合金烧结温度的影响研究

研究了不同脱蜡时间的WC-6%Ni硬质合金在压力为5 MPa,烧结温度分别为1 420℃和1 470℃,保温时间为90min的条件下烧结后的断口形貌、金相组织及各项物理力学性能。实验结果表明:在两相区范围内,脱蜡时间对WC-6%Ni硬质合金烧结温度有较大影响;随着脱蜡时间的变化,合金的烧结温度变化范围为1 420~1 470℃。在1 420℃下烧结,随着脱蜡时间的缩短,合金的硬度和强度均上升,最大值分别为HRA91.5和3 150N/mm2;而在1 470℃下烧结,随着脱蜡时间的延长,合金的硬度和强度均下降,最大值分别为HRA91.4和3 370N/mm2。另外,随着脱蜡时间的缩短,合金试样开始出现磁性。

Cr_3C_2含量对纳米WC-6Co复合粉烧结的影响

研究了不同Cr_3C_2添加量对纳米WC-6Co复合粉烧结的影响.结果表明:添加Cr_3C_2会细化晶粒,但过多的添加Cr_3C_2时,η相(缺碳相)会容易溶Co而分解,导致晶粒尺寸的粗化.随Cr_3C_2添加量的增加,硬质合金的孔隙率逐渐增加.当Cr_3C_2添加量为0.6wt.%,与未加Cr_3C_2材料的抗弯强度相比,抗弯强度提高约13%,材料的硬度可达到93.2HRA.随Cr_3C_2添加量的增加,硬质合金的断裂韧性逐渐降低.

粉末原料对SPS法制备WC-6Co硬质合金组织性能的影响

以不同形貌结构的WC-6Co复合粉和传统湿磨制备的WC-6Co混合粉为原料,通过放电等离子烧结制备出WC-6Co硬质合金,采用SEM、显微硬度计、密度仪、钴磁仪和矫顽磁力计等对硬质合金的微观组织、力学和物理性能进行了表征。分析结果表明:采用喷雾转化、低温煅烧、原位合成制备的球形复合粉为原料,经SPS法制备所得的WC-6Co硬质合金中残留有较多孔隙,合金密度仅为14.21g/cm^3,将球形复合粉湿磨48h后制备的合金密度略有提升,但硬度和韧性较低。分别采用喷雾转化、低温煅烧加短时球磨、原位合成制备的松散型WC-6Co复合粉和传统湿磨制备的WC-6Co混合粉为原料,经SPS法制备的合金微观组织均匀、合金孔隙减少,两组合金的密度分别增加至14.77、14.73g/cm^3;显微硬度分别增大至2 045、1929kg/mm^2,韧性分别为8.76、9.29MPa/m^1/2。

高温高压烧结制备WC-6Co硬质合金及其力学性能研究

以平均粒径约300 nm的复合粉为原料,采用高温高压烧结法在不同烧结温度和保温时间下制备了WC-6Co硬质合金。通过X射线衍射仪、光学显微镜和显微硬度计研究了制备工艺对WC-6Co硬质合金晶体结构、显微组织和力学性能的影响。结果表明:试样烧结过程液相Co的流动性、WC颗粒重排和晶粒尺寸对合金密度、维氏硬度和断裂韧性起决定性作用。综合考虑合金性能,优化高温高压烧结工艺条件为6 GPa压强、1 400℃温度和15 min保温时间。该烧结工艺制得的合金显微组织均匀细小,维氏硬度达2 100 HV10,断裂韧性达16.81 MPa·m^(1/2),均优于SPS、热压烧结制备的WC-6Co硬质合金。

碳含量对WC-6Co超细晶硬质合金WC晶粒长大激活能的影响

配制8组不同总碳含量(6.11%、6.13%、6.15%、6.17%、6.19%、6.21%、6.23%、6.25%)的WC-6Co混合料,在不同烧结温度下烧结制备WC-6Co超细晶硬质合金试样,并检测试样的磁学性能和微观结构,研究了碳含量对WC-6Co超细晶硬质合金WC晶粒长大激活能的影响。结果表明:随着混合料总碳含量的提高,硬质合金试样的Com值也逐步增加;在不同的烧结温度下,随着Com值的增加,Hc值均先升高后降低,硬质合金WC晶粒尺寸先减小后增大,且均在Com值约为5%时Hc达到最大值、WC晶粒尺寸达到最小值;WC晶粒长大激活能随Com值的增加先上升后下降,在Com为5.2%左右时达到最高值。这是由于碳含量较低时,随着碳含量的增加,WC晶粒表面生成的晶粒长大抑制剂(Cr_x,V_y)Cz碳化物增加,但随着碳含量的继续增加,(Cr_x,V_y)Cz的生成量已达到极值,而产生液相的温度进一步下降,液相量急剧增加,WC晶粒长大激活能又开始下降。

烧结温度对纳米WC-6Co复合粉烧结的影响

研究了不同烧结温度对纳米WC-6Co复合粉烧结的影响.采用CSS-44100型万能材料实验机进行抗弯强度测试.材料的硬度通过HR-150A型洛氏硬度仪测量.分别在S-3400N型扫描电镜的背散射电子和二次电子模式下观察试样的显微组织形貌和断口形貌.结果表明:当烧结温度在1460℃时,晶粒分布均匀,材料的孔隙率最低.随烧结温度的升高,材料的抗弯强度和硬度先增加后降低.当在1460℃烧结时,较低的孔隙率和显微组织分布均匀导致材料有较高的抗弯强度.随烧结温度的继续增加,晶粒聚集长大现象严重,孔隙率增加,导致材料的抗弯强度大幅降低.当烧结温度在1460℃时,材料有较高的硬度和断裂韧性.

WC粉末粒度与形貌对WC-6Ni亚微米硬质合金组织及性能的影响

采用3种亚微米级WC粉制备了3种相同组成成分的WC-6Ni亚微米硬质合金,探讨了WC粉末粒度与形貌对WC-6Ni亚微米硬质合金组织及性能的影响。结果表明:在相同成分、相同工艺条件下,WC粉末越细,所制备的合金晶粒度越小;原始WC颗粒形貌对合金中WC晶粒形貌及合金性能没有明显影响;对于亚微米硬质合金,当粘结相含量一定时,合金硬度随着合金晶粒度的增加而缓慢减小,其抗弯强度随合金晶粒度的增加而缓慢增加。