TiC硬质合金／碳钢爆炸焊接复合板界面微观组织

用透射电镜、扫描电镜和X射线能谱仪对TiC硬质合金，碳钢爆炸焊接复合板界面微观组织和相组成进行分析。结果表明，界面上有一断续的熔合层，层厚约10μm，层内为尺寸位于几十个一几百个纳米之间的纳米或亚微米超细晶粒，组成相为铁素体、奥氏体和少量TiC。在界面附近碳钢侧可以看到明显的流线状组织特征，铁素体具有板条状马氏体的结构特征，珠光体层片间距减小，呈流线分布。焊接过程中Ti向钢中扩散15μm左右。

TiC钢结硬质合金与堆焊过渡层的界面组织及性能研究

采用ERNiCrMo-3焊丝在TiC钢结硬质合金上堆焊过渡层,使用扫描电子显微镜、能谱仪、显微硬度计、万能试验机对不同热输入下TiC钢结硬质合金/ERNiCrMo-3熔敷金属界面的组织性能进行研究。结果表明:TiC钢结硬质合金和ERNiCrMo-3熔敷金属之间存在厚度为60~150μm的熔合区。随着焊接热输入的增加,熔合区的厚度逐渐增加;当热输入为3.5 kJ/cm时,界面处组织分布均匀,无气孔、裂纹以及晶粒异常长大现象。母材和堆焊金属之间存在元素扩散现象,二者实现了冶金结合;母材和堆焊焊缝之间存在一个硬度逐渐变化的缓冲区域;TiC钢结硬质合金/ERNiCrMo-3堆焊金属界面剪切强度最高可达到443 MPa,满足恶劣工况下对耐磨件与基体结合性能的要求。

球磨时间对TiC高锰钢结硬质合金组织性能的影响

球磨工艺参数是影响TiC钢结硬质合金质量的重要因素。选取球磨时间作为研究对象,研究了球磨时间为20 h、24 h、28 h对TiC高锰钢结硬质合金组织和性能的影响,用于指导生产。结果表明,球磨时间由20 h增加至24 h、28 h以上,混合料粒径分布过600目的占比由44.51%增加至80%、83%,粒径分布更细,合金显微组织孔隙减少,抗弯强度由833 MPa增加至932 MPa、1 008 MPa;合金中的孔隙产生较多导致密度下降的原因是,烧结过程的氧化还原反应阶段产生CO、CO_(2)气体未能够及时排出烧结体。在实际生产中,可通过适当增加球磨时间,改善TiC高锰钢结硬质合金的组织,提高其性能,获得质量更高的产品。

TiC基钢结硬质合金的研究现状

耐磨材料是新材料领域的核心之一,对新材料的发展起着重要的推动和支撑作用。本文概述了钢结硬质合金呈现硬质相和粘结相多样性、相成分拓宽以及制备技术不断丰富的发展特点,较系统地综述了润湿性、裂纹扩展方式对TiC基钢结硬质合金的力学性能的影响和作用机理,并指出其在使用中韧性不足的问题及强韧化的发展趋势和方法。

TiC含量对微波烧结钢结硬质合金组织及性能影响

以铁粉为基体,TiC颗粒为增强相,通过球磨、压制成型,微波烧结制备出TiC钢结硬质合金。结果表明,在1400℃微波烧结时,TiC颗粒与Fe具有良好的润湿性和流动性。随TiC含量升高,合金的晶粒逐渐变得均匀细小,合金的相对密度、显微硬度和抗弯强度均先升高后下降,相对密度和抗弯强度在TiC含量5%时达到最高值,分别为94.61%和1327.20 MPa,显微硬度在TiC含量10%时达到最高值,为760 HV。随TiC含量增加,钢结硬质合金的断裂方式由韧性断裂向脆性断裂过渡。

Al含量对TiC-Fe钢结硬质合金组织与性能的影响

为开发新型TiC基钢结硬质合金,采用Fe2Al5预合金粉末添加方式和普通液相烧结法制备不同Al含量(占粘结相含量的0、0.77%、1.54%、2.3%,质量分数)的TiC-65%(Fe-Cr-Mo-Al-C)钢结硬质合金。探讨Al含量对TiC-65%(Fe-Cr-Mo-Al-C)钢结硬质合金的组织与性能的影响规律;并考察Al含量对合金的烧结性、相种类及硬度的影响规律。结果表明:随Al含量的增加,Fe-C合金的包晶反应温度点降低,包晶反应区间、BCC铁素体区和低温区的κ-碳化物沉淀区扩大;合金的硬质相TiC形貌及分布相近,且Al主要是溶解在粘结相中;合金的铁磁性与粘结相中奥氏体数量有关,随Al含量的增加,淬火+回火态合金的硬度增加;其断裂韧性、抗弯强度在Al含量为1.54%时达到峰值。

稀土添加量对TiC基钢结硬质合金性能的影响

采用真空烧结法以TiC粉、纯Mo粉、纯Cr粉、羰基Fe粉、鳞片状石墨等为原料,制备了TiC基钢结硬质合金,并采用含Ce的环烷酸稀土作为成形剂,通过加入不同含量的Ce元素对其进行改性。利用SEM、万能实验机、洛氏硬度计等对烧结试样进行显微组织和性能分析。结果表明,添加稀土元素进行改性后的合金试样接近全致密;同时,TiC更加均匀地分布于基体中;添加Ce元素质量分数为0.2%时,合金抗弯强度达到最大值,相比不含Ce的合金试样提高近28%。

热等静压工艺对新型TiC钢结硬质合金组织及磨损性能的影响

采用粉末冶金方法制备了Fe-3.0Cr-3.0Mo-0.5Cu-0.5C-33TiC钢结硬质合金,并对其进行了热等静压处理,对热等静压前、后材料的组织和性能进行了分析。结果表明:该材料的最佳热等静压参数为:压力1 4 0 MPa,温度1 260℃,保温保压时间0.5 h。经过热等静压处理后,材料烧结后遗留的孔洞等组织缺陷减小或消失,材料密度提高2.5%,硬度提高14.9%,抗弯强度提高34.4%,抗磨损性能明显提高。

微波烧结制备WC-TiC-Co硬质合金的组织和性能研究

以WC粉为基体,Co为粘结相,TiC颗粒为抑制剂,通过球磨、压制成型,微波烧结制备WC-TiC-Co硬质合金。结果表明,在1360℃微波烧结为液相烧结,Co与WC会发生反应生成η相(Co3W3C)。随TiC含量升高,合金的晶粒逐渐变得均匀细小,合金的相对密度、硬度和抗弯强度均先升高后下降,硬度在0.5%TiC时达到最高值,相对密度和抗弯强度在1.0%TiC时达到最高值。

WC-TiC-Ni硬质合金的制备与性能

以WC、(W,Ti)C和Ni粉末为主要原料,采用冷压?真空烧结法,制备WC-TiC-Ni硬质合金,研究Mo、Co等合金化元素的添加对合金显微组织力学性能的影响。采用扫描电子显微镜、三点抗弯曲、洛氏硬度等测试手段对烧结坯体致密化过程、显微组织演变及材料力学性能等进行表征。结果表明,通过技术控制,可制备出高致密度、良好力学性能的以Ni为粘结相的硬质合金材料。在此基础上,针对WC-6.5(W,Ti)C-10.0Ni,加入1.0%Mo进行合金化,在保持抗弯强度相当的基础上,可以使合金硬度由88.2HRA提高至88.4HRA;添加1.0%Co,可以同时提高合金的硬度和抗弯强度,合金硬度和强度分别达到88.6HRA和1656.7MPa。

新型TiC钢结硬质合金致密化技术

采用行星式球磨机对Fe-3.0Cr-3.0Mo-0.5Cu-0.5C-33TiC新型钢结硬质合金混合粉末进行高能球磨,对烧结后的合金进行热等静压和锻造处理,研究球磨时间、热等静压及锻造工艺对合金组织、性能及孔隙度的影响。研究结果表明:高能球磨使粉末细化和成分均匀化,促进烧结进程,随球磨时间的延长,合金组织细化且致密;热等静压和锻造工艺可进一步减小和消除合金中烧结后残留的孔洞等缺陷;锻造作为最后工艺,可使TiC颗粒之间的连接破碎,促使硬质相颗粒弥散分布,从而改善烧结组织,提高合金的致密性及力学性能。

粘结相对原位合成TiC钢结硬质合金组织结构和性能的影响

以钛铁粉、铬铁粉、铁粉、胶体石墨和镍粉等为原料，原位合成了nC／Cr18Ni8、TiC／Cr19A13和TiC／Ni40钢结硬质合金，并用扫描电镜、X射线衍射仪和洛氏硬度计、拉力试验机等对不同粘结相所制备的试样进行了组织结构分析和物理力学性能检测。结果表明：钢结硬质合金主要相组成为TiC、Fe—Cr—Ni和Fe—Cr固溶体，TiC晶粒细小，形状较为规则；粘结相对原位反应合成的钢结硬质合金的密度、硬度和所合成的TiC晶粒有较大影响，在相同烧结条件下TiC／Ni40钢结硬质合金的密度和硬度比TiC／Cr18Ni8和TiC／Cr19A13钢结硬质合金的高，但TiC／Ni40钢结硬质合金中所合成的TiC晶粒比TiC／Cr18Ni8和TiC／Cr19A13钢结硬质合金中合成的TiC晶粒偏聚现象严重。TiC／Ni40钢结硬质合金的硬度为60～70．5HRC，TiC／Cr18Ni8和TiC／Cr19A13钢结硬质合金的硬度多在20～50HRC之间。三者的抗弯强度为960～1452MPa。

高能球磨对新型TiC钢结硬质合金组织和性能影响的研究

采用行星式球磨机对Fe-3.0Cr-3.0Mo-0.5Cu-0.5C-33TiC新型钢结硬质合金混合粉末进行高能球磨,对不同球磨时间粉末的形貌和粒度进行观察,测定了烧结后合金的密度、硬度和抗弯强度,并对其组织结构进行了分析。结果表明:球磨初期,粉末粒度迅速减小,粉末出现片状形貌,随着球磨时间增加,粉末粒度减小速度变缓,最后趋于稳定,片状形貌逐渐消失,不规则球形形貌增多。球磨过程中,Fe与其它添加元素(C、Mo、Cu)发生合金化反应。在一定时间内,随着球磨时间的增加,混合粉末成分均匀性增加,合金的密度、硬度和抗弯强度也明显提高。

钢结硬质合金TLMW50／碳钢复合材料制备及复合过程研究

利用爆炸压制法压实钢结硬质合金粉末,采用低真空液相烧结扩散复合法将压实后的钢结硬质合金粉末与碳钢成功复合,制得TLMW50／碳钢复合材料。利用EDS、SEM和电子拉伸试验机对TLMW50-碳钢复合过程及界面结合强度进行研究和测试,结果表明:在1350℃真空液相烧结过程中,钢结硬质合金粉末中各元素及硬质相分解出的C、W元素在烧结时相互扩散;钢结硬质合金TLMW50／碳钢试样复合界面的结合强度值与钢结硬质合金TLMW50本身的相应力学性能接近,界面复合状况良好。

TiC钢结硬质合金表面特性

选用不同TiC含量的钢结硬质合金在900、1000和1100℃下分别进行30、60、90和120 min抗氧化性能研究;采用CHI电化学工作站分析系统测试不同TiC含量钢结硬质合金在pH=1的H2SO4溶液,pH=7的NaCl溶液和pH=13的NaOH溶液中的极化曲线。结果表明:添加TiC钢结硬质合金比未加TiC的钢结硬质合金抗氧化性能好,其中10%TiC钢结硬质合金抗氧化性最好。随着温度的升高,TiC钢结硬质合金越容易被氧化,其氧化产物主要是Fe2O3,其次还出现了TiO2和Fe2TiO。5%TiC钢结硬质合金表现出耐蚀性能最好,20%的TiC钢结硬质合金耐蚀性能最差。

TiC/Cr18Ni8不锈钢钢结硬质合金原位反应合成研究

以钛铁粉、铬铁粉、铁粉、镍粉和胶体石墨等为原料,原位反应合成了TiC/不锈钢钢结硬质合金,并用扫描电镜(SEM)、X射线衍射等对烧结试样进行了组织结构分析.结果表明:钢结硬质合金主要相组成为TiC和Fe-Cr-Ni固熔体,TiC颗粒细小,形状规则,最大约3μm,大部分在1μm以下;随烧结温度的升高,钢结硬质合金的孔隙度减小,密度和硬度升高,但TiC颗粒略有长大.在相同烧结条件下,C/Ti原子比为0.9的钢结硬质合金的密度和硬度比C/Ti原子比为1.0的钢结硬质合金高,所合成的TiC颗粒更细小,分布更均匀.

烧结温度对WC钢结硬质合金覆层/碳钢界面组织及性能的影响

采用液相烧结法将爆炸压实后的WC钢结硬质合金粉末复合在碳钢表面,对不同烧结温度下的界面组织和抗剪强度进行了研究。结果表明:试验条件下,覆层硬度、界面过渡层厚度和抗剪强度均随烧结温度的提高而增加;最佳烧结温度为1 350℃,界面过渡层厚度约为38μm,抗剪强度达到106 MPa;界面存在元素的互扩散,过渡层组织为珠光体,覆层中相结构为WC、Fe3W3C和铁素体;WC钢结硬质合金覆层与碳钢具有良好的冶金结合。

锻造对TiC钢结硬质合金性能的影响

对用粉末冶金方法制备的Fe3.0Cr3.0Mo0.4Ni33TiC钢结硬质合金进行锻造,并测定了锻造前、后合金的密度、硬度和抗弯强度,以研究锻造对该合金性能的影响。结果表明:采用锻模锻造较自由锻造能更有效地防止锻造过程中开裂现象的产生。经过锻造,合金烧结后存在的组织缺陷被部分消除,部分TiC颗粒从连接处被破碎,这种现象在边缘区域较中心区域表现更为明显,锻造后合金的密度、硬度和抗弯强度明显提高。

添加TiC对WC-Co基硬质合金组织和力学性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了不同TiC含量的WC-Ti-Co硬质合金。测定了常温力学性能,并采用XRD、SEM和EDS等方法分析了材料的相结构、组织形貌。试验结果表明,添加少量细晶粒TiC可以细化硬质合金的显微组织,提高其相对密度和硬度,但降低合金的断裂韧度。当TiC添加量为1.2%时,材料的综合力学性能最佳。

原位反应合成TiC/Cr18Ni8不锈钢钢结硬质合金组织结构

以铁粉、钛铁粉、铬铁粉、胶体石墨和镍粉等为原料,原位反应合成了TiC/Cr18Ni8不锈钢钢结硬质合金,并用SEM、XRD、显微硬度计等对烧结试样进行显微组织和显微硬度分析。结果表明,钢结硬质合金主要组成相为TiC和Fe-Cr-Ni固溶体,硬质相TiC颗粒细小,形状规则,大部分在1μm以下;随烧结温度的升高,钢结硬质合金的孔隙度减小,密度和硬度升高,但TiC颗粒略有长大。在相同烧结条件下,C/Ti成分克原子比为0.9的钢结硬质合金的密度和硬度比C/Ti成分克原子比为1.0的钢结硬质合金高,所合成的TiC颗粒更细小,分布更均匀。