SPS烧结W-TaC的耐瞬态热冲击性能

通过高能球磨方法制备了系列W-TaC混合粉末,采用放电等离子体烧结(SPS)制备出弥散强化W-TaC样品,并对W-TaC样品的密度、硬度和微观组织进行了分析。利用60 k W电子束材料测试平台(EMS-60)对烧结W-TaC的耐瞬态热冲击性能进行测试,分别模拟了等离子体破裂和边缘局域模2种热负荷。实验后通过扫描电镜观察了样品加载区域的裂纹及熔化情况,通过透射电镜观察分析了材料的微结构特征。结果表明:W-TaC样品在热负荷作用下可以经受功率密度为740 MW/m^2、5 ms的热冲击而不产生裂纹,但在功率密度为550 MW/m^2、100次1 ms的热疲劳下会产生疲劳微裂纹。SEM和TEM分析表明,TaC颗粒在钨晶粒内和晶粒间都有存在,而且TaC会与W形成共格相界和半共格晶界从而增强钨合金的强度。

SPS制备致密钨块及添加碳化钽对致密化的影响

使用放电等离子烧结(SPS)制备了高密度钨块,不加入碳化钽的试样最高相对密度可达96.4%;加入碳化钽的试样最高相对密度可达98.6%。研究了钨粉粒度和碳化钽对钨块致密化和晶粒大小的影响。结果表明,初始钨粉粒径越小,制备得到钨块的密度越小,晶粒平均直径也越小;加入的碳化钽能起到活化烧结和细化晶粒的作用。使用颗粒粒径处于不同量级的钨粉制备钨块,其烧结收缩曲线具有不同的变化趋势。

Effects of Ta C on microstructure and mechanical properties of coarse grained WC-9Co cemented carbides

Coarse grained WC-9Co cemented carbides with 0-1.0% TaC(mass fraction) were fabricated by HIP-sintering and gas quenching. The effects of TaC on the microstructures and mechanical properties were investigated using scanning electron microscopy(SEM), energy dispersive X-ray analysis(EDS), X-ray diffractometry(XRD) and mechanical properties tests. The results show that the maximum values of hardness and strength are HV 1124 and 2466 MPa respectively when 0.4% TaC is added. When the content of TaC is more than 0.6%, the grain size of WC is no longer affected by the amount of TaC, and(W,Ta)C occurs as well. Moreover, the strength and fracture toughness increase and the(Ta+W) content decreases with the increase of TaC content. The dependence of(Ta+W) content on the mechanical properties indicates that(Ta+W) content in Co should be decreased as low as possible to improve the mechanical properties of coarse grained WC-TaC-9Co cemented carbides with the microstructure of WC+γ two phase regions.

Ta及Ta-W合金真空渗碳工艺研究

对-Ta及Ta—W合金进行渗碳处理，在表面获得一定厚度的渗碳层，可以有效的提高其使用性能。对Ta及Ta—W合金进行真空渗碳处理，利用X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）和金相显微镜（OM）研究了不同渗碳时间和渗碳温度对样品渗碳结果的影响规律，分析了合金元素W对Ta—W合金渗碳结果的影响。结果表明：在1300℃下渗碳5h，纯Ta渗碳层表面物相为Ta，TaC及Ta2C三相共存；随着渗碳时间的延长，渗碳层中Ta及Ta2c含量逐渐减少，渗碳10h时，Ta及Ta2C相消失并全部生成TaC相。在本文的渗碳条件下，W不与C原子发生反应生成碳化物，而是仍以溶质原子的形式固溶于晶体内部。在1300～1500oC范围内，随渗碳温度升高，渗碳层厚度增加；随着渗碳时间的延长，渗碳层厚度增加；提高渗碳温度有利于TaC相的形成；1500qc下渗碳10h，钽的渗碳层厚度可达35—40μm。在1500℃下渗碳5h，Ta渗碳层厚度约20μm，Ta-2．5％W为10～12μm，Ta-7．5％W渗碳层厚度仅为7—8μm，表明随着钽钨合金中W含量的增加，渗碳速率降低，相同时间内获得的渗碳层厚度越薄。

不同添加剂对(W,Mo)C-6%Ni合金性能的影响

利用粉末冶金工艺制备了不同添加剂的(W,Mo)C-6%Ni(含量为质量分数,下同)合金,其中“MoC”的含量为10%,添加剂分别为Cr_(3)C_(2)、Ta C以及Cr_(3)C_(2)+TaC。利用金相显微镜、钨灯丝扫描电镜、硬度分析仪、万能电子试验仪等设备对合金组织结构、硬度、断裂韧性、耐磨性进行测定分析。结果表明,Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加的(W,Mo)C-6%Ni合金没有渗碳,具有较好的晶粒粒度分布,TaC更易制备细晶粒合金。SEM以及面扫描表明Cr_(3)C_(2)与TaC易在晶界处偏析。Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加的(W,Mo)C-6%Ni合金显微硬度相对更高,具有最好的断裂韧性和抗弯强度,分别达到15.386 GPa、11.3 MPa·m^(1/2)、2600 MPa。通过对切削磨损以及磨粒磨损的研究,发现Cr_(3)C_(2)对耐磨性影响更大,Cr_(3)C_(2)+Ta C复合添加与单独添加Cr_(3)C_(2)的(W,Mo)C-6%Ni合金耐磨性相当。实验证明添加剂总量不变的条件下,相比于单独添加Cr_(3)C_(2)或Ta C,Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加有利于制备高性能的(W,Mo)C-6%Ni合金。