烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金性能的影响

采用不同温度下的低压烧结工艺制备WC-TiC-TaC-Co硬质合金。结合金相显微镜、XRD及SEM等分析测试手段,研究了烧结温度对合金的微观组织和性能的影响。结果表明,低压烧结工艺下形成了WC+(WC-TiC-TaC)+γ三相合金;合金在1475℃下获得最优的综合性能,其密度、维氏硬度、抗弯强度及断裂韧性分别为:12.94g/cm3、1843HV30、1707MPa、9.18MPa·m1/2。

超细/纳米晶WC基硬质合金制备技术研究发展现状

超细/纳米晶WC基硬质合金具有超高强度、硬度和韧性等优点,在汽车、航空航天、国防军工等领域有着重要应用。然而,超细/纳米级WC粉末粒度小、活性大,控制超细/纳米级WC粉末在烧结过程中的快速长大粗化成为一个巨大的挑战。为了获得超细/纳米晶WC基硬质合金,从原料粉末制备、新型烧结技术开发、晶粒长大抑制剂添加和新型硬质合金设计等方面综述最新的研究进展,分析优化的制粉和烧结工艺获得的WC粉末的粒度以及烧结后合金的力学性能,并对比各种晶粒生长抑制剂对WC基硬质合金微观结构和性能的影响,比较新型的烧结方法,如低压热等静压烧结(Sinter-HIP)、放电等离子体烧结(SPS)和微波烧结(MS)对WC基硬质合金微观结构和性能的影响,阐述典型的新型纳米级硬质合金的微观结构和性能,包括无黏结剂硬质合金和高熵黏结相的硬质合金,并展望超细/纳米晶WC基硬质合金的发展前景和研究重点,以期为现代超细/纳米晶硬质合金材料及技术的发展提供新的途径。

WC–xVC复合粉的制备及高含量VC对WC–Co基硬质合金微观结构和力学性能的影响

采用两步碳热还原法合成了WC–xVC复合粉,并以此为原料通过真空烧结法制备了不同Co含量(6%和10%,质量分数)的WC–Co–VC硬质合金,研究了烧结温度(1420℃、1440℃和1460℃)对硬质合金致密化过程的影响,分析了Co和VC含量对WC晶粒尺寸以及硬质合金维氏硬度和断裂韧性的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,合金的相对密度增大,当烧结温度为1460℃时,所有合金试样的相对密度均大于98.5%。此外,随着VC含量的增加,WC的平均晶粒尺寸减小,这导致样品的硬度提高,断裂韧性降低。当VC质量分数为6%时,WC–6Co硬质合金和WC–10Co硬质合金的硬度均达到最大值,分别为HV301941和HV301838。在烧结温度和VC含量一定的情况下,试样的断裂韧性随着Co含量的增加而增加,试样的硬度随着Co含量的增加而减小。

碳化物强化WC基硬质合金涂层的研究进展

WC基硬质合金是常用的涂层材料之一,因其热硬度高、耐磨性强、与铁钴镍等金属相润湿性好等优点而被广泛应用于管道、阀门、切削工具和采矿设备等。由于服役环境的苛刻性与复杂性,传统的WC基硬质合金涂层已无法满足现代工业的需求。为了提升WC基硬质合金涂层的服役安全性和稳定性,通过引入碳化物来减小涂层中的WC晶粒尺寸或对其进行第二相强化,是提升涂层性能的一种高效且常用的方法。本文概述了WC基硬质合金涂层的特点及制备方法,系统分析了六种碳化物(SiC、VC、WC、Cr_(3)C_(2)、NbC、TiC)对WC基硬质合金涂层微观结构及性能影响的最新研究进展,展望了碳化物强化WC基硬质合金涂层性能的发展趋势和应用前景。

WC/Co硬质合金界面特征分布

利用电子背散射衍射、五参数分析、重叠极图迹线分析和近重位点阵分析等方法研究不同热处理状态WC/Co硬质合金中的WC/WC晶界与WC/Co相界等界面特征分布。结果表明:经高温烧结后油淬的样品,生成了比例为4.5%的WC/WCΣ2晶界,具有{10-10}/{10-10}界面匹配特征的Σ2晶界的比例约为2.6%;该样品中的Co主要为面心立方结构,具有{10-10}_(WC)/{001}_(Co),{10-10}_(WC)/{110}_(Co)和{11-20}_(WC)/{110}_(Co)等界面匹配特征的界面是WC/Co相界的主要部分。经800℃回火后气氛保护随炉缓冷的样品,其WC/WCΣ2晶界比例及特征与油淬样品十分接近;该样品中的Co主要为六方结构,具有{10-10}_(WC)/{10-10}_(Co)和{11-20}_(WC)/{11-20}_(Co)等界面匹配特征的界面是WC/Co相界的主要部分。

WC基硬质合金涂层硬度偏差来源分析

采用超音速火焰喷涂(HVOF)法在17-4PH马氏体基体上制备WC-12Ni涂层并使用数字显微硬度计对涂层与基体合金的显微维氏硬度进行测定。采用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对涂层组织结构进行表征。对获得硬度分别用5点、10点、15点、20点、25点、30点、40点、50点数据计算平均硬度并采用相对偏差、极差、平均偏差和相对标准偏差进行偏差分析。通过涂层与基体的硬度与偏差对比,获得偏差与硬度压痕测试个数的关系,最后结合涂层不均匀结构因素,总结涂层维氏硬度的测试偏差来源。

WC-Co硬质合金的相组成及其相变

碳化钨 ( WC)是一种硬度高、热稳定性和耐磨性好的硬质合金材料。WC-Co硬质合金的性能除与 WC晶粒的大小有关外 ,在很大程度上还取决于合金中的相组成及相转变。本文主要依据 WC-Co系相图 ,采用热力学方法对烧结过程中合金的γ、η相的生长条件、成分结构以及相变过程进行了讨论 ,从本质上阐明 WC-Co硬质合金的成相规律和影响因素。

化学包裹粉工艺制备粗晶粒WC-Co硬质合金

以费氏粒度为8.06μm的WC粉与Co(NO3)2·6H2O为原料,采用N(CH2CH2OH)3(TEA)为还原剂制备WC-12%Co(质量分数)包裹粉,以包裹粉为原料制备WC-12%Co硬质合金。采用扫描电镜观察包裹粉与合金中WC晶粒的立体形貌,采用X射线衍射仪分析粉末的物相组成,采用比表面积分析仪分析TEA还原产物多孔泡沫Co的比表面积,采用金相显微镜观察合金的组织结构。结果表明:包裹粉中Co为纯fcc高温相结构,呈多孔泡沫状纳米组装结构形式包裹在WC粉末表面;WC-12%Co合金组织结构均匀,平均晶粒度为4.8μm,WC晶粒结晶完整、呈规则多面体形状。

微波烧结温度对WC钢结硬质合金组织性能的影响

以WC颗粒为增强相,铁粉为基体,通过球磨、压制成型,微波烧结制备WC钢结硬质合金。结果表明:随着烧结温度的升高,硬质合金相对密度、显微硬度和抗弯强度均先升高后下降,在1280℃时达到最高值,即相对密度、显微硬度和抗弯强度分别达到94.85%、544 HV和847.37 MPa。1280℃烧结为液相烧结,烧结过程中WC和Fe发生相变,产生新的增强相Fe2W2C,新相以颗粒的形式存在,弥散分布在钢的基体中,对材料的性能起到强化作用。微波烧结比真空烧结温度更低,时间更短,力学性能更好。

纳米晶WC-Co硬质合金的研究现状

概述了国内外纳米晶硬质合金的发展现状。纳米晶WC-Co硬质合金制备的关键技术主要包括:优质纳米晶WC粉的制备和烧结过程中WC晶粒长大的控制。综述了优质纳米晶WC粉的特点和制备技术,以及目前国内外烧结过程中控制晶粒长大采取的主要措施:添加晶粒长大抑制剂、调整烧结工艺和开发新型烧结方法。列举了合金的实际应用领域,展望了纳米晶硬质合金的发展前景。

含板状晶WC双模组织结构硬质合金的研究

采用超细WC原料 ,在WC 2 0Co合金中加入纳米Y2 O3,在 1 4 4 0℃的液相烧结温度下获得了含板状晶WC双模组织结构的合金。通过对比低于共晶温度下热压固结工艺与传统液相烧结工艺制备的WC 2 0Co 1Y2 O3硬质合金的组织结构发现 ,液相烧结合金中WC板状晶是在液相烧结阶段通过液相重结晶形成的 ,均匀分散在合金中的Y2 O3具有促进WC从粘结相中均匀析出长大、抑制WC沿c轴方向生长的作用 ,因而使合金中粗大的WC呈现板状晶的形貌。研究结果表明 ,板状晶强化的双模结构WC 2 0Co 1Y2 O3合金具有较好的综合性能。

电冶稀土WC钢结硬质合金中碳化物特征的研究

采用电渣熔铸冶金工艺,用回收的碳化钨钢结硬质合金作原料,再加入微量的稀土,制备了新型的钢结硬质合金。用透射电镜、扫描电镜、金相显微镜及X射线衍射等测试手段研究了新材料中的碳化物的特征。结果表明在该材料的显微组织中存在原始颗粒区和扩散区。原始颗粒区组织中碳化物的特征是存在大量变化甚微的角状大尺寸原始WCp及具有明显反应层的长椭圆状WC颗粒,界面反应产物为Fe3W3C。在粗大碳化钨颗粒附近能够原位生成先共晶析出相(WC和W2C),在较远处的钢基体中分布着细网状碳化物,同时有(Cr,Fe)7C3等条状复式碳化物生成;而扩散区主要细小W2C小颗粒、WC颗粒及再结晶W-Fe-C小颗粒组成。稀土的加入可提高WC颗粒分散性。

WC粒度对WC-15Fe-5Ni硬质合金组织与性能的影响

在1450℃下通过低压烧结制备5种0.83~15.03μm不同WC粉末粒度的WC-15%Fe-5%Ni(质量分数)硬质合金,并通过SEM、XRD、EDS、力学性能测试仪、磨损试验机和电化学工作站研究WC粉末粒度对合金的显微组织和性能的影响。结果表明:随WC粉末粒度的减小,合金的WC晶粒尺寸减小,抗弯强度和硬度升高,断裂韧性降低,耐磨性能提高,耐酸性溶液腐蚀性能变差;当WC粒度较大时,合金的断裂方式主要为穿晶断裂;当WC粒径较小时,断裂方式主要为沿晶断裂;当WC粉末粒度为1.31μm时,硬质合金的综合性能最好,抗弯强度、硬度、断裂韧性、磨损率和自腐蚀电流密度分别达到2717 MPa、960 MPa、10.7 MPa·m^(1/2)、6.986003×10^(-7)mm^3/(N·m)和3.43698×10^(-5) A/cm^2。

WC-Co硬质合金烧结过程中的晶粒长大现象研究

在分析晶粒长大机理的基础上,指出在WC-Co硬质合金烧结过程中,WC晶粒的长大为正常长大和异常长大这两种方式并存,且在烧结早期WC晶粒就开始长大,并提出了可抑制WC晶粒长大的具体措施。

送粉激光熔覆合成制备WC/Ni硬质合金涂层及其耐磨性

借助同轴送粉法将W/C/Ni元素混合粉末送入熔池,利用激光熔池中热力学和动力学条件,在优化材料成分和激光熔覆工艺参数条件下可以直接反应合成出WC颗粒,形成以WC/Ni为主的复合涂层.熔覆层中含有WC,CW3,α-W2C,W2C,Fe6W6C,FeW3C,W3O,C等相.添加2wt%的Cr3C2可以细化涂层中的WC颗粒尺寸,颗粒平均尺寸为4～6μm,硬度值为85HRA左右.激光合成制备的WC/Ni硬质合金涂层的耐磨性尚不及YG8硬质合金的耐磨性,但比渗氮处理试块的耐磨性提高了7.9倍.激光直接合成硬质合金涂层的成本低,可在零件的任何部位原位合成,形状尺寸不受限制.

火花等离子烧结技术制备的WC/Co纳米硬质合金

研究了火花等离子烧结工艺与YG10、YG12两种纳米硬质合金性能的关系。然后采用火花等离子烧结技术制备了硬质合金功能梯度材料,该材料由纳米WC/10%Co、纳米WC/12%Co、微米WC/15%Co混合粉以及不锈钢圆片烧结而成。显微硬度压痕显示该材料各层间的应力较小。

硬质合金中WC相的孪生变形机制

WC的塑性变形对提高硬质合金的韧性有重要作用,孪生是WC塑性变形的重要方式之一。通过对硬质合金试样施加一定应力,使之产生应变,对其微观组织进行TEM分析,研究了孪生变形特性。结果表明,当WC为单一相时,WC相能产生孪生-滑移协调变形,从而使该合金具有较高的韧性。在矿山凿岩领域,这种高韧性合金显现出较好的使用性能。

纳米WC硬质合金制备新工艺

文章综述了制备纳米WC、WC Co粉体的几种方法。着重阐述了纳米WC Co硬质合金的烧结新工艺 :微波烧结、二阶段烧结、快速热等静压烧结和等离子体活化烧结等。与传统烧结方法相比 ,使用这些烧结新工艺制备的产品性能更优异 ,有很大的发展前景。

正碳烧结法制备WC-Co梯度结构硬质合金的研究

概述了国内外梯度硬质合金的发展,介绍了采用正碳烧结工艺制备WC-Co梯度结构硬质合金的工艺方法和基本原理,列举了合金的实际应用,并展望了其应用开发前景。

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。