基于TiAl-xCo-Mo-Ni复合粘结相的WC基超细晶硬质合金微观组织和力学性能研究

WC/Co类超细晶硬质合金是目前制备高性能金属切削刀具的理想材料,但Co是一种宝贵资源。为了寻找代替Co的粘结相并制备性能优良的WC基超细晶硬质合金,选用TiAl-xCo-Mo-Ni作为复合粘结相,并采用放电等离子烧结(SPS)制备了WC基超细晶硬质合金,分析了SPS温度和复合粘结相成分对其性能及微观组织的影响。研究结果表明:WC晶粒平均尺寸随放电等离子烧结温度的升高而增大,样品致密度及综合力学性能均在1 400℃时达到最优,当组分为WC-10%(TiAl-Co-Mo-Ni)时具有最高的致密度以及最佳的综合力学性能,其致密度、WC晶粒平均尺寸、维氏硬度和断裂韧性分别为98.3%、285 nm、21.04 GPa和16.95 MPa·m^(1/2)。

Co-Ni-Cr复合粘结相矿用合金的研制及生产

近年因Co粉价格的高位运行,以Co作为粘结相的硬质合金成本大幅度上升,同时大量的含镍中间废料得不到有效利用,故研制新的低价位复合粘结相合金的需求更加迫切。利用含Ni辊环收尘粉料、含Cr软废料及少量Co粉,配制成含钴9.5%~8.5%、镍2%~3%及铬0.13%~0.54%的矿用硬质合金,并对合金试样进行金相组织和机械性能的检测分析。结果表明:Ni、Cr的加入对合金的微观结构和性能有显著影响,含镍2%的试样硬度和纯Co粘结相合金基本相当,并且韧性超过WC-Co合金,耐磨性有所改善,且性能稳定。该复合粘结相合金已经形成批量生产,取得了可观的经济和社会效益,可为同类废料综合利用提供借鉴和参考。

氢气还原(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末的物相变化研究

以喷雾干燥法制备的(W,Ni,Fe)复合氧化物粉末为原料,在300～800 ℃间的不同温度点保温90 min的条件下用氢气进行还原.分别采用X射线衍射仪和高倍扫描电镜对还原粉末进行了物相分析和形貌观察,并用TC-436氮/氧分析仪对还原粉末的氧含量进行了测试.结果表明:在300～350 ℃时,出现Ni相;400～450 ℃时,出现Fe相;在450 ℃时出现γ-(Ni,Fe)相;500 ℃时出现W相;600 ℃时形成稳定的W相和γ-(Ni,Fe)相; 在300～650 ℃间氧含量随温度的升高由20.77 %降至0.46%,并在700～800 ℃基本平衡在0.20 %左右.

粘结Ni_(52)Mn_(24.4)Ga_(23.6)磁体的马氏体相变特点

真空感应熔炼法制备了多晶Ni52Mn24.4Ga23.6合金,利用粉末压缩压制的方法制备了粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体。通过DSC,XRD,SEM等手段分析了多晶合金的组织形态、晶粒大小、马氏体转变温度及相变热滞后温度,讨论了外应力场和磁场对粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体马氏体相变的影响。结果表明:该合金在18℃时发生热马氏体相变,生成5M马氏体;在粘结磁体的制备过程中,在内应力作用下,合金中的5M马氏体发生马氏体间相变,生成具有一定的择优取向的7M马氏体;应力诱发的7M马氏体在180℃保温3h后冷却到室温下时又回复为5M马氏体,但此时5M马氏体保留一定的择优取向;在应力诱发的7M马氏体形核和长大过程中施加外磁场,能进一步促进7M马氏体的择优生长。

烧成温度对Al_2O_3/Ni复合材料的致密化、物相组成和显微结构的影响

首先采用非均相沉淀合成出Ni包裹Al2O3粉体,然后热压烧结包裹粉体制备了Al2O3/Ni复合材料。本文作者主要研究了不同烧成温度对复合材料致密化、物相组成和显微结构的影响。结果表明:在1400℃保温1h,烧结体获得了最大相对密度,而致密度随Ni含量的增加反而降低;高于1350℃时,除Al2O3和Ni相外,在烧结体的表层生成一种由Al,Ni,O,C四种元素组成的新相;随着温度的升高,包裹层的纳米Ni颗粒聚合、长大,并退缩至三角晶界处,在适当的烧结温度(1400℃),少数小的纳米Ni颗粒被卷入Al2O3晶内,大的位于三角晶界,当烧成温度为1450℃时,不仅观察到Al2O3/Ni界面存在空隙,也发现了Al2O3晶粒异常长大现象。

钴铬粘结相对碳化钨涂层磨粒磨损性能的影响

采用超音速火焰喷涂(High-velocity Oxygen-fuel Spraying,简称HVOF)工艺在30CrMnSiA基材表面制备了Co和CoCr粘结相质量分数分别为12%、14.5%和17%的三种WC复合涂层,研究了涂层显微组织结构、物相组成以及粘结相Co、Cr含量对WC涂层显微硬度和耐磨粒磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察涂层磨损前后的表面形貌,探讨了WC复合涂层的磨粒磨损机理。结果表明:超音速火焰喷涂WC复合涂层组织致密,涂层与基体结合良好,存在少量夹杂,涂层孔隙率均小于1%,涂层存在少量氧化物;粉末材料在喷涂过程中存在氧化和分解脱碳,生成了少量W_(2)C和Co_(3)W_(3)C两种脆性相,含Cr的涂层中发现了少量Cr_(3)C_(2);在一定范围内,随着粘结相Co、Cr含量的增加,超音速火焰喷涂WC复合涂层显微硬度降低,耐磨粒磨损性能下降,三种涂层中粘结相含量为12%的WC涂层的耐磨粒磨损性能最佳,粘结相含量为17%的WC涂层的耐磨粒磨损性能最差;超音速火焰喷涂Co和CoCr粘结相质量分数分别为12%、14.5%和17%的WC复合涂层在白刚玉磨粒环境中磨粒磨损机制均为微切削和大颗粒WC硬质相疲劳剥落。

专利名称:一种镍基合金作粘结相的Mo2NiB2基金属陶瓷及其制备方法

专利申请号:CN201410250759.5公开号:CN105296835A申请日:2014.06.06公开日:2016.02.03申请人:安泰科技股份有限公司本发明公开了一种镍基合金作粘结相的Mo2NiB2基金属陶瓷,由如下原料制备得到:MoB粉、NiB粉、Mo粉、B粉和Ni粉中的多种按照3.5~7重量份的B元素、31.5~65重量份的Mo元素和28~65重量份的Ni元素进行的配料,并在配料中加入适量葡萄糖,粘结剂和分散介质。还公开了该Mo2NiB2基金属陶瓷的制备方法,包括将MoB粉、NiB粉、Mo粉、B粉和Ni粉中的多种与葡萄糖、粘结剂和分散介质混合均匀得到浆料,喷雾干燥造粒,然后粉末在氢气气氛中于900~1100℃处理,再将粉末装入加工好的包套进行热等静压,温度为1100~1300℃,压力为100~200MPa。所制备的Mo2NiB2基金属陶瓷材料的氧化物夹杂量低,材料强度、韧性高,并且坯料在热等静压过程中收缩均匀、规则,不易扭曲变形。

用Zr/Nb复合中间层连接SiC陶瓷与Ni基高温合金

采用Zr/Nb耐高温复合中间层 ,通过真空压力扩散焊连接SiC陶瓷和Ni基高温合金 (GH12 8) .研究了连接温度、连接压力和高温保温时间对试样连接强度的影响 .通过正交优选实验 ,确定出最佳工艺参数 :10 70℃ ,2 0min ,11.5MPa ,并根据此工艺制取了完整的陶瓷 /金属连接件 ,其抗弯强度达到了陶瓷母材强度的 5 2 % .微观结构研究表明 ,在界面处发生了元素的互扩散 ,生成了反应扩散层 ,实现了良好的冶金结合 ;同时 ,由于SiC陶瓷中存在开孔 ,从而中间层金属通过塑性流动进入空隙 。

催化化学气相渗透法制备C/C复合材料

为了提高基体炭的沉积效率和抗氧化性能,采用常规化学气相渗透法催化制备C/C复合材料。研究了Ni/ZSM-5负载型催化剂对热解炭的致密化速率和性能的影响,并借助偏光显微镜(PLM)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射法(XRD)表征了热解炭微观结构。结果表明:在添加Ni/ZSM-5的炭布预制体中,热解炭有较快的沉积速率,其微观结构和抗氧化性能均与催化剂有关。

Ni/Al_2O_3催化制备碳/碳复合材料研究

提出了催化化学气相渗透(CCVI)法制备碳/碳复合材料的新工艺,即在针刺碳布预制体中添加3.5%～4%Ni/Al2O3负载型金属催化剂,以丙烯作碳源气体,在750～900℃下,经过100h的沉积,碳/碳复合材料的密度达到1.68 g/cm3.该材料经高温处理后,氧化失重率低、氧化起始温度高.应用扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和偏光显微镜(PLM)观察了基体碳的形貌,初步探讨了催化沉积碳和抗氧化机理.

等离子喷涂NiCr/Cr_2C_3、Ni/C及其复合涂层的耐磨性能

为了加强车辆机械零件的表面防护,采用等离子喷涂工艺在304N不锈钢表面分别制备了NiCr/Cr_2C_3涂层、Ni/C涂层以及NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层,观察了涂层组织形貌,测试了涂层硬度和耐磨性,分析了涂层的摩擦磨损机理.结果表明,3种涂层中NiCr/Cr_2C_3和Ni/C复合涂层的耐磨性能最好.金属粘结相NiCr可以起到足够的支撑作用,从而防止涂层剥离与黏着磨损的产生.Ni/C作为固体润滑剂,通过自润滑作用降低了涂层的整体摩擦系数.

Ni/SiO_2催化制备炭/炭复合材料研究

利用常规化学气相渗透工艺,在针刺炭布预制体中添加3.5%～4.0%Ni/SiO2负载型金属催化剂,以丙烯作碳源气体,在750～900℃下,经过100h的沉积,炭/炭(C/C)复合材料的密度达到1.65g/cm3,其催化沉积炭的速率比不含催化剂时提高了3倍以上。该材料经高温处理后,氧化失重率低,氧化起始温度高。应用扫描电镜(SEM),X射线衍射分析(XRD)和光学显微镜观察了基体炭的形貌,分析了催化沉积炭和抗氧化机理。实验结果证明,用该催化化学气相渗透法制备C/C复合材料,周期短,成本低,抗氧化性能好。

粘结Ni_(52)Mn_(24.4)Ga_(23.6)磁体研究

真空感应熔炼法制备了多晶Ni52 Mn2 4 .4 Ga2 3.6 合金 ,对多晶合金进行了DSC分析和显微组织观察 ;采用粉末压缩压制的方法制备了粘结Ni52 Mn2 4 .4 Ga2 3.6 磁体 ;通过X射线衍射分析 ,讨论了外应力场和磁场对粘结Ni52 Mn2 4 .4 Ga2 3.6磁体马氏体相变的影响 ;测量了粘结Ni52 Mn2 4 .4 Ga2 3.6 磁体在磁场下的磁诱发应变。结果表明 :室温时粘结磁体在 1.2T的磁场下能产生 15 0ppm的饱和伸长应变。

SHS工艺制备TiC-TiB_2/Cu-Ni复合材料的性能

以Ti和B4C粉末为主要原料,以金属Cu、Ni为粘结剂,利用SHS/PHIP工艺制备了TiC-TiB2/Cu-Ni系复合材料,通过实验研究了该系列复合材料的微观结构特征和力学性能.结果表明,TiC-TiB2/Cu-Ni系复合材料中只有TiC、TiB2、及Cu(Ni)相存在;随着金属含量的增加,燃烧温度下降,颗粒尺寸变小;由于Ni的加入改善了陶瓷/金属的浸润性,双掺Cu-Ni的TiC-TiB2陶瓷基复合材料力学性能最高,其相对密度为98.5％、断裂韧性最高值达到11.6 MPa·m1/2.

Ni诱导无压浸渗法制备不锈钢/Al_2O_3陶瓷复合材料

研究了一种Ni诱导无压浸渗法制备陶瓷基复合材料的方法:通过粉末冶金法制备出含Ni颗粒的Ni/Al2O3复相陶瓷预制体,真空状态下,在1600℃以不锈钢熔体无压浸渗该Ni/Al2O3预制体,获得了不锈钢浸渗增强的Al2O3陶瓷基复合材料。采用SEM观察了结合界面的微观形貌,用EDS分析了结合界面附近元素含量的变化,用XRD分析了界面反应产物,以抗拉试验测试了钢与复相陶瓷体的界面结合强度。结果表明,钢熔体可浸渗到陶瓷体内部并与Ni互溶形成新的Ni-Fe合金;不锈钢与复相陶瓷的结合界面存在界面反应;界面结合强度的最大值可达到67.5MPa。

WC添加量对Ni基复合涂层结构和耐蚀性的影响

在45钢表面上成功地用真空熔烧法制得Ni基合金 WC复合涂层,对不同WC含量的涂层的微观结构、显微硬度分布、相组成以及其耐蚀性进行研究 发现:硬质相添加量对复合材料的结构和耐蚀性能有很大的影响 涂层与母材间形成了牢固的冶金结合,两者间伴有大量C元素和合金元素的深层扩散,涂层与母材间具有良好浸润性 在一定范围内,随WC添加量的增加,涂层中总硬质相量减少 复合涂层材料有优良的耐蚀性能 在硫酸(质量分数10%)中其最大耐蚀性约是45钢的150倍,在盐酸(质量分数10%)

Ni对纳米α-Al_2O_3/Ni粉体中α相转变温度的影响

以Al(NO3)3·9H2O和(NH4)2CO3溶液为原料,将实验室自制的纳米镍粉加入其中,利用非均相沉淀法制备出粒径<50nm的纳米α-Al2O3/Ni复合粉体,并用XRD、TEM等手段对纳米复合粉体进行了物相分析及形貌观察.讨论了复合粉体中镍对α-Al2O3相转变温度的影响.结果表明:纳米镍的存在可降低过渡型氧化铝向α型氧化铝转变的相变温度.

外应力及磁场对粘接Ni_(52)Mn_(24.4)Ga_(23.6)合金马氏体相变的影响

真空感应熔炼法制备了多晶Ni52Mn24.4Ga23.6合金,对多晶合金进行了DSC分析和显微组织观察;采用粉末压缩压制的方法制备了粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体;通过X射线衍射分析,讨论了外应力场和磁场对粘结Ni52Mn24.4Ga23.6磁体马氏体相变的影响。结果表明:外应力能诱发Ni52Mn24.4Ga23.6合金中5M→7M的马氏体间相变,生成具有一定择优取向的7M马氏体;在7M马氏体形核和长大过程中施加磁场,能促使择优生长的7M马氏体变体数增多。

激光熔覆原位析出Ni-Fe-Ti-B复合涂层组织结构研究

选用合适的激光工艺参数及涂层成分,在45#钢基体表面得到了激光熔覆原位析出的Ni-Fe-Ti-B复合材料涂层.涂层中的粘结金属基体为γ-(Ni,Fe)和Nihcp,原位弥散析出相为呈现出颗粒状、细条状等分布的稳定相TiB2、Ni4B3及亚稳定相Ni2B、(Fe,Ni)3B型化合物.前两者已经细化成为纳米晶,而后两者晶粒度相对较粗.γ-(Ni,Fe)是稳定的Ni、Fe固溶体,而Nihcp形成于基体金属内部的堆垛层错作用;原位析出相产生于激光熔覆过程中涂层表面发生的原位燃烧反应或合金系快速凝固过程中的低熔点共晶作用.在基体与析出相的界面上存在高密度位错堆积,从而引起基体金属亚结构细化.

复相粘结磁体研究

研究了纳米晶Nd2Fe14B/Fe3B磁粉和铁氧体磁粉混合制备复相粘结磁体的复合效应.研究了复相粘结磁体磁性能、温度系数βjHc和稳定性的变化规律以及复合效应对复相粘结磁体密度和抗压强度的影响.结果表明,复合效应使复相粘结磁体的温度系数βjHc降低、复相粘结磁体的不可逆损失hirr减少,提高了复相粘结磁体的温度稳定性.铁氧体质量分数对100℃复相粘结磁体磁性能影响表明,剩余磁感Br和磁能积(BH)m下降,而内禀矫顽力jHc明显提高.复合效应对粘结磁体的磁性能和密度有明显的影响,而对复相粘结磁体的抗压强度影响不明显.