热压工艺对碳纤维-铜复合材料横向断裂强度影响

采用热压法制碳纤维-复合材料,其中碳纤维呈单向颁.研究了热压工艺(温度、时间、压力）对其横向断裂强度的影响。结果表明：随压力、时间延长，复合材料横向强度增加，但到达一定程度后，其横向强度不变；温度小于700℃时，复合材料强度随温度增加而增加，当温度在大于700℃时，随温度增加其强度反而下降。扫描电镜观察断口表明，复合材料断裂有二种模型：（1）基体断裂；（2）纤维和铜界面断裂。

粗晶硬质合金体积收缩率、冲击韧性和横向断裂强度影响因素的研究

采用正交试验法研究了合金碳含量、烧结制度、钴含量、球磨球料比及球磨时间对粗晶硬质合金体积收缩率、冲击韧性和横向断裂强度的影响。结果表明:烧结制度、球磨时间是影响合金体积收缩率的最主要因素;烧结制度、钴含量是影响合金冲击韧性的最主要因素;烧结制度是影响合金横向断裂强度的最主要因素。适当提高烧结温度、增加球磨时间及提高钴含量,可得到显微组织更好、缺陷更少的粗晶硬质合金,其致密度、冲击韧性和横向断裂强度均有提高。

硬质合金横向断裂强度不确定度评定

硬质合金横向断裂强度是反应硬质合金质量的主要指标之一。通过剖析硬质合金横向断裂强度试验方法,对测试结果的测量不确定度进行分析评定,从而确定了影响硬质合金横向断裂强度测定结果的主要因素,提高硬质合金检测水平。

《烧结金属材料(不包括硬质合金)横向断裂强度的测定》标准简介

本标准是根据ISO 3 3 2 5 :1 996《烧结金属材料 (不包括硬质合金 )横向断裂强度的测定》对GB 5 3 1 9— 85进行修订的 ,在技术内容上与该国际标准等同。本标准增改的内容包括 :增加了“对加工试样的要求”、“不确定度的计算”、“宽度上的偏差不大于 0 .0 4mm”、“使试样的纵轴与支撑圆柱体的纵轴成 90°±3 0′”和将永久变形允许偏差由‘小于 0 3mm’改为‘小于 0 5mm’ ;试验夹具中的 3个圆柱体直径由‘3 0± 1mm改为 3 2±0 1mm’。本标准号改为GB/T5 3 1 9—2 0 0 2 ,于 2 0 0 2年 9月 1 8日由国家质量技术监督局批准 。

粗晶硬质合金硬度和强度影响因素的分析研究

采用变量搜索试验设计方法,研究了合金碳含量、烧结工艺、钴含量、粘结相成分配比、球料比、球磨时间这六个因素及因素间两两交互作用对粗晶硬质合金硬度、横向断裂强度的影响。结果表明:钴含量、球磨时间是影响硬度的主要因素;烧结工艺、球磨工艺和粘结相成分配比是影响合金强度的主要因素。适当提高烧结温度,可得到缺陷更少、粘结相分布更为均匀故强度更高的粗晶硬质合金。

指接材的加工条件和强度性能

强度性能是评定结构用指接材质量的主要指标。生产中如何获得较高、可靠的指接强度,扩大指接材的应用范围,是人们关心的问题。

基于数字图像技术的WC-Co硬质合金横向断裂强度预测

应用数字图像处理技术和MATLAB图像处理工具,对WC-Co硬质合金的WC骨架进行提取,建立微观结构模型并进行有限元分析。依据灰度直方图选取阈值101进行图像二值化处理,选取5×5像素的方形模块对图片进行中值滤波,应用Sobel边缘检测算法得到了与原始数字图片相近的图形边界,经修正和矢量化处理,得到微观结构模型。将微观结构模型导入商业软件ABAQUS建立有限元分析模型,对模型的三点弯曲过程进行数值模拟。计算结果表明:模拟值与实验值吻合较好,可以对硬质合金横向断裂强度作出有效的预测。

碳纳米管对硬质合金WC晶粒及强度的影响

以碳纳米管为增强相,WC-10Co硬质合金为基体,采用湿法球磨工艺将多壁碳纳米管(Multiwalled carbon nanotubes,MWCNTs)和WC-10Co硬质合金粉料充分混合,通过真空烧结制成CNTs增强的WC-10Co硬质合金试样。采用SEM观测MWCNT在硬质合金基体中的分布和烧结后硬质合金微观结构。SEM显示碳纳米管嵌插在WC晶粒之间,抑制WC晶粒生长,使WC晶粒得到细化。试样横向断裂强度达到1 780 MPa,对比未增强试样提高了7.8%。

用常规强度试样与粉末冶金零件测定的力学性能的比较

由于零件的强度难以试验测定,因此通常都不使用这些数据。这篇论文介绍了一种可直接测定零件强度的新方法。这种方法是采用水射流切割(Water-jet Cutting),从零件上切割小型矩形试棒(尺寸约为40mm×5mm×5mm),经磨加工制备成试棒,用于测定力学性能。这篇论文将由高合金化Fe(Mo)-Ni-Cu粉末冶金钢制造的同步器齿毂作为典型零件,用由其上切割制成的矩形试棒测定了抗拉强度、冲击强度与三点弯曲的横向断裂强度,并将其和用常规拉伸试样(DIN EN ISO 2740)测定的强度与冲击性能进行了比较。由零件试棒和常规试样测定的性能完全一致,都在试验误差范围之内。为证明比较的有效性,还通过全面的化学与显微组织鉴定,对两种试样的相似性进行了核实。采用新方法评定了生产工艺变量对同步器齿毂的力学性能的影响。建立了小拉伸试棒的横向断裂强度与抗拉强度之间的相互关系。

石墨烯对气压烧结WC-Co硬质合金性能的影响

为了减小氧化石墨烯(graphene oxide,GO)在WC-10Co硬质合金中的团聚以及高温液相烧结过程中Co对GO的溶蚀作用,通过化学镀的方式制备了改性氧化石墨烯(GO/Ni),随后利用静电吸附以及机械搅拌两种方法分别制备了WC-10Co-GO复合粉体和WC-10Co-GO/Ni复合粉体。用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,SEM)和透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)对改性后的GO以及复合粉体进行微观形貌的表征。采用气压烧结工艺制备了WC-10Co、WC-10Co-GO和WC-10Co-GO/Ni硬质合金并研究了硬质合金的物理性能和力学性能。实验结果表明:随着GO和GO/Ni的加入,硬质合金的密度和洛氏硬度有了略微的降低;对比WC-10Co硬质合金,WC-10Co-GO和WC-10Co-GO/Ni硬质合金的横向断裂强度分别提升了35.2%和59.7%,其中GO/Ni作为作为基体增强相的效果最佳。

超细硬质合金高温处理表面氧化行为及对合金性能的影响

将4种常用高性能超细硬质合金棒材分别在空气、低真空中,加热至300~1000℃并保温不同时间,研究了高温处理的表面氧化行为及其对合金性能的影响。结果表明:在空气氛围中,在400℃及以下时,超细合金未见氧化,在500℃及以上时,合金发生明显氧化,表面明显变得粗糙,最终完全氧化;在低真空氛围中,温度为600℃及以上时,合金发生氧化,氧化层较薄。在空气中,加热到500℃时,出现CoWO_(4)和WO_(3)相;随着保温时间由30 min延长至120 min,氧化层厚度增加,CoWO_(4)和WO_(3)占比逐渐增加;加热到800℃时,CoWO_(4)和WO_(3)占比趋于稳定,合金表面已完全氧化。超细硬质合金抗氧化能力随合金钴相平均自由程增加而增强,钴相比表面积越大,越容易被氧化成CoWO_(4)。由于CoWO_(4)和WO_(3)体积膨胀,形态疏松,氧气顺着蓬松的氧化层渗入,导致合金氧化加剧。随着氧化进行,合金矫顽磁力、钴磁及硬度未发生明显变化,合金横向断裂强度下降。去除氧化层后,合金横向断裂强度与未氧化时相当,这表明合金加热氧化后横向断裂强度的降低主要是表面氧化所致。氧化后的样品去除氧化层后制作成精密微型钻头和铣刀,其使用寿命与未氧化时相当。

不同含量复式碳化物对细晶硬质合金性能的影响

选取含TiC和TaC的复式碳化物,采用真空烧结,分别制备含复式碳化物0、4%、8%、12%的细晶WC-8Co硬质合金。研究不同含量的复式碳化物对细晶硬质合金横向断裂强度、硬度、相对密度的影响。实验结果表明,复式碳化物的添加能够提高硬质合金的硬度,但同时降低了合金的横向断裂强度和相对密度。当添加复式碳化物12%时,合金的横向断裂强度为1 480 MPa,硬度为93.6 HRA,相对密度为99.2%。

烧结温度和粉末预处理对SPS制备超细晶硬质合金的影响

采用亚微米WC粉和微米Co粉混合粉末作为原料,利用高能球磨与放电等离子烧结(SPS)技术制备超细晶WC-10Co硬质合金。研究表明,球磨后直接烧结时,当温度由1150℃增加到1200℃,试样的晶粒尺寸和硬度没有明显变化(平均晶粒尺寸约250nm),但致密度提高至98.6%,横向断裂强度由1045MPa提高到1819MPa。当对球磨后的混合粉末进行900℃真空处理后,在较低温度烧结的条件下试样的致密度则高达99%,且横向断裂强度与未处理粉末在相同工艺下烧结获得提高。

Al_2O_3含量对ZrO_2/Al_2O_3陶瓷材料微观结构和力学性能的影响

以陶瓷纺织剪刀为应用目标,开发成功ZrO2/Al2O3复相陶瓷材料,并对其微观结构和力学性能进行了研究。结果表明,随着Al2O3含量的增加,材料晶粒逐渐减小,材料中t相ZrO2的含量呈上升趋势,这有利于材料断裂韧度和横向断裂强度的提高;当Al2O3含量(质量分数)为20%左右时,ZrO2/Al2O3复相陶瓷材料的综合力学性能最佳。

WC-15Ni高性能无磁硬质合金的制备与性能研究

以超细WC、电解Ni粉作为主要原料,调整混合料中总碳含量,通过真空烧结及热等静压(HIP)处理获得WC-15Ni高性能无磁硬质合金,研究了不同碳含量及热等静压处理对材料显微组织结构和性能的影响。实验结果表明,混合料总碳含量过低或过高均会恶化无磁硬质合金性能;当混合料中总碳含量达到6.13%(质量分数)时,材料获得良好的性能,横向断裂强度达到3 300 MPa。同时热等静压处理可有效消除无磁硬质合金中的少量残余孔隙,稳定和提高其力学性能。

轻、重稀土对WC-0.4TaC-10Co硬质合金微观组织和性能的影响

选用WC、TaC、Co粉和稀土粉末配制不同稀土含量的WC-0.4TaC-10Co合金混合料,经球磨后压制,在1 380℃温度下真空烧结.测试烧结试样的机械性能,采用扫描电子显微镜(SEM)观察其微观形貌.结果表明:轻稀土的添加有助于增加合金的致密度,重稀土的添加有助于增加合金的横向断裂强度.另外,稀土的添加可以抑制WC晶粒的长大,但稀土的加入对试样的硬度没有明显影响.

TiC_p/3Al_2O_32SiO_2复合材料的强韧化与低温冷处理

研究了TiC粒径与TiCp/ 3Al2 O3 2SiO2 基复合材料的横向断裂强度和断裂韧度之间的关系 ,探讨了低温冷处理对复合材料性能的影响。研究结果表明 ,添加适宜粒径的TiC颗粒能够提高 3Al2 O3 2SiO2 材料的横向断裂强度和断裂韧度 ,TiC颗粒增韧的粒径范围为 1 4～ 2 6 μm ;增强的粒径范围为 <1 4 μm。低温冷处理不仅可以进一步提高复合材料的强度和韧性 ,而且可以改变增韧的粒径范围 ,使增韧和增强的粒径范围部分重合 。

电流烧结制备W-4Ni-2Co-1Fe合金

对W-4Ni-2Co-1Fe高能球磨粉末,分别采用脉冲电流烧结+恒流电流烧结和恒流电流烧结两种工艺进行制备,研究电流烧结工艺对W-4Ni-2Co-1Fe合金性能的影响。结果表明:在脉冲电流基值、峰值、频率和占空比分别为360 A、3 000 A、50 Hz和50%,以及恒流电流为1.5 kA、总烧结时间为6 min、烧结压力为30 MPa的条件下,采用2 min脉冲+4 min恒流电流烧结工艺,合金的密度、硬度和抗弯强度分别达到最大值16.79 g/cm3、HRA84和484 MPa;与此烧结工艺相比,采用单一的恒流电流烧结时,通过增大恒流强度可进一步提高烧结密度,但同时合金的硬度和横向断裂强度均相对降低。