纳米晶复合碳化钨-钴粉末的工业化制备技术

超细晶粒的WC-Co硬质合金具有高硬度、高强度的性能,纳米晶WC-Co复合粉末的合成是制备该合金的首要前提工作,中国正努力保持和强化“钨钴液相复合—喷雾干燥—流态化连续还原碳化技木”在国际上的前沿优势。该技术将偏钨酸铵和水合硝酸钴以分子级水平混合,经喷雾干燥制备出CoWO_4/WO_3复合氧化物前驱体粉末,然后将前驱体粉末置于流态化反应炉中,在H_2/CH_4/CO_2/N_2气氛下经过连续的还原、碳化、调碳过程,得到无缺碳相的纳米晶WC-Co复合粉末。

超细碳化钨-钴硬质合金的原子力显微镜研究

以液相复合-连续还原碳化方法制备的纳米碳化钨-钴复合粉末为原料,采用低压烧结制备了性能优良的超细碳化钨-钴硬质合金。运用原子力显微镜(AFM)对超细碳化钨-钴硬质合金的表面形貌进行了观察、缺陷和粒度分析,同时对合金的力学性能进行了测试。结果表明,采用低压烧结获得的烧结试样的洛氏硬度HRA≥93.5,抗弯强度TRS≥3300MPa,平均晶粒度<220nm。制备了具有高强度、高硬度的超细碳化钨-钴硬质合金。纳米碳化钨-钴复合粉末制备的超细硬质合金组织结构均匀,但局部仍然存在着组织缺陷,分析了产生缺陷的机理。

纳米复合碳化钨-钴粉末的分散与粒度表征

为研究纳米复合碳化钨-钴粉末的分散稳定性和粒度表征方法,以一定量分散介质和分散剂作用于纳米复合碳化钨-钴粉末,利用氮吸附法(BET)、光子相关光谱法(PCS)和电位分析仪分别测试了粉末的比表面积、粒度及其分布和粉末的ζ电位.研究结果表明:高比重的纳米复合碳化钨-钴粉末经一定工艺处理后具有相当的分散稳定性,但长时间球磨对分散并非有利;用BET可表征一次粒径,而PCS则表征二次粒径.

纳米复合碳化钨-钴材料的磁性能研究

超细晶碳化钨-钴(WC-Co)硬质合金是当今具有高强度、高硬度最佳综合性能的材料.通过测定WC-Co材料的磁性能来控制其制备工艺具有重要的理论意义和实用价值.本工作用喷雾热解-流态化连续还原碳化法制备了WC-Co纳米复合粉末,用等离子放电烧结(SPS烧结)技术制备了超细晶硬质合金,测试了不同钴含量样品的碳含量、密度和磁滞回线,由此计算了化合碳含量、钴平均自由程和碳化钨平均晶粒度,并与实测数据进行了比较.

碳化钨-钴合金表面钽离子注入的研究

在真空和通入氮气两种气氛下,通过MEVVA(金属蒸汽真空弧)源离子注入,在WC–Co合金(YG8)表面制备了钽涂层.分别利用光学显微镜、X射线衍射仪(XRD)和电化学极化曲线测量技术对其表面形貌、相结构和耐蚀性进行了表征.结果发现:钽离子注入"修复"了基体表面的缺陷,使其变得平整光滑.在氮气气氛下进行离子注入,除了生成Ta2O5、Ta1.1O1.05和一些碳化物外,还有TaN0.43和W3N4两种氮化物新相.钽离子注入后,YG8合金在3.5%NaCl溶液中的腐蚀速率大幅降低,但随着钽离子注入剂量增大,耐蚀性下降.相比于真空注入环境,氮气氛围下Ta离子注入所得涂层的耐蚀性更好.

低温固体碳碳化制备碳化钨-钴纳米复合粉的方法

一种低温固体碳碳化制备碳化钨-钴纳米复合粉的方法，其特征在于：以钨钴复合氧化物CoW1-10O4-31粉作为原料与固体碳粉混合，混合重量比例为原料粉：碳粉=1：（0．1-0.3），得到均匀混合的中间体粉：将所述中间体粉在含氢气体作用下进行热化学反应，氢的流量为每公斤中间体粉1-50L/min，反应温度700—900℃，反应时间1-6h。该发明与现有其他各种方法相比，所用设备简单、工艺流程简捷、工艺参数易控，不仅成本低且产量高，易于实现工业化生产。

碳化钨-钴纳米复合粉末的直接还原碳化制备方法

本发明涉及一种碳化钨-钴纳米复合粉末的直接还原碳化制备方法。采用三种方式之一制备氧化物粉末：将钨钴原料、抑晶剂、碳粉按比例混合球磨制成氧化物和碳粉的混合粉末；将钨钴原料、抑晶剂以复合工艺制成氧化物粉末，再将其与碳粉混合球磨制成氧化物和碳粉的混合粉末；将钨钴原料、抑晶剂和可溶性碳源按比例混合，以复合工艺制成含碳的氧化物粉末。上述复合工艺指喷雾热解、或喷雾干燥、或喷雾干燥加灼烧。

电热爆炸定向喷涂NiCr/WC-Co复合涂层的特性

用电热爆炸定向喷涂技术在45钢基体上制备了NiCr/WC17%Co复合涂层。用扫描电镜以及能谱仪对涂层显微组织和界面情况进行了观察分析。借助纳米硬度计测定了涂层的硬度和模量。结果表明:涂层颗粒细小且分布均匀,可分辨颗粒尺寸在200～300nm;涂层致密,孔隙率为1%;涂层与基体结合良好,界面附近存在元素扩散现象;弹性模量在涂层内最大为290GPa;涂层硬度达到17.7GPa。涂层硬度和弹性模量沿横截面平稳下降,体现出了复合涂层的特征。

爆炸喷涂WC-Co涂层结合强度的测量方法及喷涂工艺研究

设计了一种新的测量方法用于测量爆炸喷涂涂层与基体的结合强度。从理论上分析了这种方法拉伸面的临界尺寸。实验结果表明 ,对国产喷枪尺寸设计为 2 mm左右是合适的 ,爆炸喷涂涂层与基体的结合强度最高可达 143MPa。为避免喷涂过程中金属 Co的损失 ,获得较好的显微形貌 ,爆炸气体中 C2 H2 需要过量 ,O2 / C2 H2 (摩尔比 )为 1.5左右较合适。

抑制剂对纳米WC-10Co复合粉末烧结性能的影响

以液相复合-连续还原碳化方法制备的纳米WC-10Co(以质量计)复合粉末为原料，选择VC和Cr_3C_2作为超细WC-10Co硬质合金晶粒生长抑制剂，研究晶粒生长抑制剂加入量对超细WC-10Co硬质合金组织、晶粒和性能的影响。实验结果表明：超细WC-10Co硬质合金中WC晶粒度随着晶粒生长抑制剂加入量的增加而减小，纳米WC-10Co复合粉中加入0.4％VC和0.4％Cr_3C_2(以质量计)晶粒生长抑制剂，经1 380℃真空烧结60min，1 320℃低压处理30min后，可以得到平均晶粒度380 nm、断裂强度3.55 GPa和Rockwell A硬度92.6综合性能较好的超细WC-10Co硬质合金。过多添加晶粒生长抑制剂反而降低了超细WC-10Co硬质合金的性能。

WC-Co硬质合金的微观组织与断裂强度

结合ＷＣ－Ｃｏ硬质合金生产的质检工作，采用ＪＣＸＡ－７３３型电子探针显微分析仪和３０１４型Ｘ射线衍射仪，对硬质合金的断口形貌以及孔隙、夹杂物、η相等断裂源进行了观察与研究，确定了降低合金断裂强度的重要结构因素。探讨了ＷＣ－Ｃｏ硬质合金断裂的机理。

WC-17Co粉末尺寸对粒子飞行状态与涂层性能的影响分析

目的提高碳化钨涂层的性能。方法运用Fluent软件进行超音速火焰喷涂焰流的仿真模拟,得出喷涂距离-焰流速度、喷涂距离-焰流温度曲线。采用粒子飞行监测仪对三组不同粒度（粒子平均直径分别为21.72、32.92、42.56μm）WC-17Co粉末在超音速火焰喷涂过程中的飞行状态进行监测,并得出喷涂距离-速度、喷涂距离-温度曲线,揭示喷涂过程中焰流速度、温度对粒子速度和温度的影响。通过扫描电镜观察分析不同粒度WC-17Co粉末撞击镍718合金基体后的扁平化程度,测量不同粒度WC-17Co涂层的孔隙率,比较涂层致密度的差异,同时采用压痕法测量涂层的硬度。结果 WC-17Co粒子飞行速度和温度随喷涂距离的增加呈先增大后减小的趋势,且粒子飞行速度和温度随粉末粒径的增大而减小,根据粉末粒径的不同,其速度峰值在690~810 m/s之间变化,温度峰值在1890~2050℃之间变化。直径越小的粒子撞击基体后的扁平率越高,扁平率在1.94~2.35之间。WC-17Co涂层的孔隙率随粒子直径的增大而升高,涂层的硬度与孔隙率成反比,涂层努氏硬度在1072~1284HK之间。结论超音速火焰喷涂过程中,碳化钨粉末的飞行速度和温度呈先增大后减小的趋势,且飞行速度和温度与粒子直径大小成反比。碳化钨涂层的致密度与硬度随粒子直径的增大而减小。

超音速火焰喷涂碳化钨-钴铬涂层替代电镀硬铬的研究

采用超音速火焰喷涂(HVOF)工艺在300M钢基体上制备了WC-CoCr涂层,研究了其显微结构、显微硬度、相组成、耐磨性和耐蚀性,并与300M钢电镀硬铬试样进行了性能对比。研究结果表明,HVOF工艺制备的WC-CoCr涂层性能优良,耐磨性和耐蚀性优于电镀硬铬镀层,可以替代电镀硬铬作为耐磨涂层使用。

生产碳化钨-钴复合材料的FAPACS法

用现场活性助压燃烧合成(FAPACS)工艺，由钨、钴和不同碳材(活性炭和炭黑)的混合物，可生产WC-10wt％Co复合材料。使用活性炭或炭黑时，成品的Viekers显微硬度分别为1804kg／mm^2和1899kg／mm^2。

碳化钨-钴涂层保护飞机

美国莱特-帕特森空军基地空军研究实验室通过了两项冷喷工艺，可用于高强度钢飞机零件的碳化钨-钴涂层保护。该两项工艺均已达到并通过电气飞机发动机公司为高速含氧燃料（HVOF）涂层制定的冶金标准，其中包括特殊涂层工艺公司开发出的激活燃烧高速空气燃料（AC-HVAF）涂层工艺和创新公司开发出的动力金属化（KM）工艺。

WC－Co硬质合金的矫顽磁力

研究了γ相分布和淬火处理对ＷＣ－Ｃ０合金矫顽磁力Ｈｃ的影响规律和机理。结果表明：ＷＣ－Ｃ０合金Ｈｃ与γ相分布有着密切关系，其随合金中Ｃｏ％和ｄｗｃ增加而降低的程度在低Ｃｏ合金范围内符合线性规律，在高Ｃｏ合金中则平缓降低，这是由于ＷＣ邻接度Ｃｗｃ－ｗｃ对γ相磁畴在反磁化过程中的阻滞作用的影响；淬火处理提高ＷＣ－Ｃｏ合金的Ｈｃ主要是由于淬火对γ相成分和应力状态的影响。

电溶解法回收废残WC－Co硬质合金

报导了用电溶解法回收废残ＷＣ－Ｃｏ硬质合金的工艺和实践，分析了电溶解ＷＣ－Ｃｏ硬质合金时反应过程的机理，指出：只要适当控制电解条件，就可以将ＷＣ－Ｃｏ合金进行分离和再生。