Co-Ni-Al复合黏结相硬质合金研究进展

介绍了Co-Ni-Al复合黏结相在硬质合金中的应用背景;简述了Co基高温合金最新研究成果和有序相沉淀强化黏结相硬质合金的性能特点;分析了集成计算材料工程在Co-Ni-Al复合黏结相开发上的应用;总结了WC-CoNi-Al硬质合金在制备、显微结构表征及性能研究上的进展情况。研究表明:Co-Ni-Al复合黏结相成分对合金的固-液界面能及液相形核驱动力具有明显的影响,相应地,也影响到黏结相晶粒大小和WC晶粒形貌,最终这些因素影响合金的性能。通过有序γ′相沉淀强化硬质合金黏结相可显著改善合金的性能,有望获得耐高温、抗腐蚀、抗氧化等性能优异的硬质合金材料。提出未来应重点研究Co-Ni-Al复合黏结相硬质合金的界面微结构。C含量与析出相关系以及抗磨性机理等方面。

Effect of Si on 1Cr18Ni11Nb/TiO interface and investigation of TiO based cermet binder phase

The effect of trace amount of active element Si on the wetting and interface characteristics of 1Cr18Ni11Nb/TiO was investigated. Based on the results, a new binder phase for TiO based cermets imitated gold materials was developed, and the related mechanisms were studied. The results indicated that there was small wet-ability of the 1Cr18Ni11Nb alloy on TiO, and the interface binding strength of 1Cr18Ni11Nb/TiO was low. 1.5%Si in 1Cr18Ni11Nb could not only make the alloy wet TiO, but also lead to mutual dissolving near the interface, forming high interface binding strength and matching with the thermal expansion coefficient of TiO.

粉末冶金法制备高熵合金黏结相硬质材料研究进展

传统硬质材料黏结相Co在高温下易软化是限制其应用的重要因素,高熵合金的开发弥补了这一缺陷。高熵合金是由多种金属元素形成的固溶体,与Co相比进一步改善了硬质材料的耐磨性、耐腐蚀性和抗氧化性能,在切削加工领域具有广阔的应用前景,逐渐成为金属材料的研究热点。本文对近年来粉末冶金法制备高熵合金黏结相硬质材料的研究进行综述,具体包括硬质材料基体、高熵合金粉末制备方法、高熵合金硬质材料的烧结方法和高熵合金对硬质材料的影响机制,并对存在的不足进行总结与展望。

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。

Co-Mo-Ni复合黏结相WC基硬质合金刀具干切TC4钛合金切削性能研究

复合黏结相硬质合金刀具由于具备较好的综合力学性能,在难加工材料加工领域具有较好的应用前景。采用放电等离子烧结技术制备了高性能Co-Mo-Ni复合黏结相WC基硬质合金车刀片,通过干式车削TC4钛合金单因素实验,分析了切削速度、进给量和背吃刀量对刀具寿命、磨损过程以及失效机理的影响过程。实验结果表明,所制备的刀具材料具有较高的切削适应性,通过进一步刀具结构设计有较好的应用前景。

Cu40Ni30Fe20Sn5Ti5多主元合金/金刚石复合材料界面反应行为

采用放电等离子烧结方法制备Cu40Ni30Fe20Sn5Ti5多主元合金/金刚石复合材料,通过热力学计算和实验研究黏结相和金刚石的界面反应,分析界面反应对复合材料力学性能及磨损性能的影响。研究结果表明:烧结过程中,多主元合金黏结相中的Ti元素与金刚石在界面处发生了化学反应,生成TiC,且TiC层的厚度随着烧结温度和压力的升高而增加。在950℃烧结的复合材料中,TiC层较厚且致密,黏结相与金刚石界面结合良好,材料的硬度和横向断裂强度最高,此外,金刚石出露良好,能发挥较好的磨损作用,耐磨损性能也最好。当烧结温度高于950℃时,金刚石受到热损伤导致石墨化程度增加,多主元合金黏结相和金刚石的界面结合强度减弱,复合材料的横向断裂强度和磨损性能均降低。因此,适当的界面反应可提升金刚石复合材料的服役性能。

碳含量对WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织和性能的影响

为探究碳含量对Co-Ni复合粘结相粗晶硬质合金组织与性能的影响,采用光学显微镜、洛氏硬度计、矫顽磁力计和钴磁测量仪研究了不同碳含量下WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织结构与性能的变化规律。结果表明:随着球磨时间增加,合金的矫顽磁力增加,在球磨22 h时矫顽磁力达到最大值。随着碳含量增加,WC晶粒形貌表现为棱角更加分明,溶解-析出过程使WC晶粒变粗,抗弯强度升高,硬度降低。当延长球磨时间时,碳含量降低比碳含量增加所引起的合金硬度的增幅更大。

氯氧镁水泥及其对镁质浇注料力学性能的影响

采用XRD和TG -DSC分析方法研究了氯氧镁水泥的相组成和加热相变化 ,并研究了氯氧镁水泥结合剂对镁质浇注料热处理后常温抗折强度的影响。结果表明 :采用电熔镁砂和MgCl2 ·6H2 O为原料生成的氯氧镁水泥 ,是由氯氧镁凝胶和少量的5Mg(OH) 2 ·MgCl2 ·8H2 O(简称 5·1·8)晶相组成的 ;加热时经过脱水反应和分解反应 ,5 0 0℃以后氯氧镁水泥的分解反应完成 ;所生成的氯氧镁水泥能明显提高镁质浇注料的烘干抗折强度 ,但生成过多的氯氧镁水泥时 ,其在烧成过程中的分解反应又会引起材料烧后 (16 0 0℃ 3h)抗折强度的降低 ,故材料中MgCl2 ·6H2 O的最佳加入量为 2 % (质量分数 )

不烧铝尖晶石钢包砖的研究

研究了不烧铝尖晶石钢包砖的结合剂、基质组成及相变化，提出了基质中相组成的计算公式。生产的不烧铝尖晶石钢包砖，在钢包渣线部位使用，取得了较好的使用效果。

MDF水泥基复合材料的微观结构与水敏性关系(Ⅱ)——未反应水泥含量的影响

研究了 HAC/α- Al2 O3/PVA基 MDF复合材料中的未反应水泥含量对其微观结构和水敏性能的影响。结果显示 ,随着α- Al2 O3对 HAC替代量的增加 ,MDF复合材料中未反应水泥质量分数降低 ,孔隙尺度减小 ,但水化产物质量分数及胶结相组成的变化不显著。未反应水泥作为水的接受体 ,对 MDF复合材料的吸湿与抗折性能带来严重的有害影响。降低未反应水泥的含量 ,可以使

粘结相含量和相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷断裂韧性的影响

通过真空液相烧结工艺制备不同粘结相含量和相组成的Mo_2FeB_2基金属陶瓷,并用压痕法测量其断裂韧性,研究粘结相含量和相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷断裂韧性的影响。结果表明:粘结相含量对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的断裂韧性具有一定影响,当粘结相含量(质量分数)由27%增加到37%时,断裂韧性从12.8 MPa·m^(1/2)提高到了17.3 MPa·m^(1/2);与粘结相含量的影响相比,粘结相相组成对Mo_2FeB_2基金属陶瓷的断裂韧性具有更加显著的影响,当粘结相为铁素体时,金属陶瓷的断裂韧性为28.5 MPa·m^(1/2),增加了约一倍;硬质相颗粒与粘结相的沿晶断裂,尤其是粘结相的撕裂对其断裂韧性的增加起重要的贡献。

钨-镍-铁系重合金中粘结相的定量测定

通过对93 W-Ni-Fe-Co(Mn)合金中粘结相和钨颗粒化学及电化学性质的研究,提出了一种定量提取W-Ni-Fe系重合金中粘结相的电解液,建立了定量测定其粘结相和钨颗粒组成及含量的方法.

碳含量对WC-Co-Ni-Fe-Cr硬质合金组织与性能的影响

为了研究碳含量对WC-Co-Ni-Fe-Cr硬质合金性能的影响,本文以WC-9.5%(Co-Ni-Fe-Cr)硬质合金为研究对象,探讨了碳含量变化对合金组织与性能的影响规律。结果表明,随着碳含量的增加,WC的平均晶粒长大,但是WC的晶粒度比较均匀,在出现渗碳的情况下也未见异常粗大晶粒出现;脱碳和渗碳对抗弯强度影响极大,均会引起合金抗弯强度的显著下降,脱碳的影响尤其明显;粘结相中Cr和W的含量随着碳含量的升高而降低,表现出了碳势高固溶度下降,与WC-Co硬质合金表现出相似的规律。

界面反应对Cu_(35)_Ni_(25)Co_(25)Cr_(15)多主元合金/金刚石复合材料磨损性能的影响

金刚石超硬磨具在高端芯片加工、3C陶瓷等领域发挥的作用日益重要,粘结相与金刚石的界面结合情况在很大程度上影响了金刚石超硬复合材料的力学和磨损性能。为了研究粘结相和金刚石的界面结合情况,采用放电等离子烧结方法制备了Cu_(35)_Ni_(25)Co_(25)Cr_(15)多主元合金/金刚石复合材料,通过热力学计算和实验研究了粘结相和金刚石颗粒的界面反应。结果表明:烧结过程中,金属粘结相中的Cr元素与金刚石在界面处发生了化学反应,生成Cr-C化合物,且Cr-C化合物层的厚度随着烧结温度的升高而增加。当烧结温度达到950℃时,Cr-C化合物反应层均匀连续,厚度大约为1.1μm。复合材料粘结相与金刚石颗粒的粘结系数随着Cr-C化合物层厚度的增加而增大。摩擦磨损测试表明,在900℃和950℃烧结的样品表面,粘结相在摩擦过程中首先被磨除,金刚石随后露出,而Cr-C界面反应层有助于保持对金刚石颗粒的把持能力,提高复合材料的磨削性能。因此,适当的界面反应可提升金刚石复合材料的服役性能。

碳含量对WC-Ni-Co-Cr硬质合金组织与性能的影响

本文采用经典硬质合金生产工艺制备粘结相含量15%和20%(质量分数)的WC-Ni-Co-Cr硬质合金,研究了碳量变化对WC-Ni-Co-Cr硬质合金组织与性能的影响。结果表明:WC-Ni-Co-Cr硬质合金组织结构的变化受合金碳含量的控制,渗碳合金,WC相平均晶粒尺寸增大。添加Cr3C2会对Co+Ni复合粘结相硬质合金两相区宽度范围产生影响,使两相区碳含量上限降低。WC-Ni-Co-Cr硬质合金的钴磁随着碳含量的增加,先增大后略微降低,在碳饱和区内出现峰值,与粘结相含量相当的WC-Co合金相比,WC-Ni-Co-Cr合金的钴磁大幅降低。合金的矫顽磁力和硬度均随着碳含量的增加,先增大后减小,其变化规律存在良好的相似性,粘结相含量15%的合金,其硬度和矫顽磁力值较粘结相含量20%的合金高。随着碳含量的升高,合金抗弯强度增加,当合金中出现石墨相后,抗弯强度急剧下降。在本实验条件下,粘结相含量为15%时,BCtot为-0.02%合金的综合力学性能最优;粘结相含量为20%时,BCtot为-0.08%合金的综合力学性能最优。

MDF水泥基复合材料的微观结构与水敏性关系研究Ⅰ——胶结相渗透特性与湿度吸收

研究了 HAC/ PVA基 MDF复合材料微观结构中胶结相的分布、渗透性能与湿度吸收。所研究的 MDF复合材料中 ,其胶结相由 78vol%的界面相和 2 2 vol%的本体聚合物相构成 ,而 PVA约 35 vol%存在于界面相中 ,6 5 vol%分布于本体聚合物区域。 MDF复合材料中经热处理后的孔结构测定结果显示 ,孔径 30～ 1 0 0 A的细尺度孔来源于界面相水化产物的分解 ,而孔径 >2 0 0 的大尺度孔来源于本体聚合物中 PVA的分解。湿度吸收试验研究表明 ,尽管界面相物相区域形成了湿度渗透的通道 ,但界面相中交联的 PVA对湿度传递的贡献很小。相反 ,本体聚合物区域是湿度传递的主要通道。根据上述认识 ,提出了改善