TaC含量对板状WC晶粒硬质合金显微组织和力学性能的影响

本文以真空烧结法制备了显微组织中含有板状WC晶粒的WC-TaC-Co硬质合金,通过DSC、XRD、SEM、EDS等手段研究了TaC添加量对板状WC晶粒硬质合金显微组织和力学性能的影响规律。结果表明:随着TaC添加量的增加,WC硬质相平均晶粒尺寸先下降再增大,WC硬质相晶粒的平均长厚比先略有上升再减小。随着TaC添加量的增加,抗弯强度下降,硬度、断裂韧性先增加后下降。当TaC添加量为0.5%时,硬质合金具有较优的综合力学性能,其抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为:2617MPa、91.5HRA、15.4MPa·m^(1/2)。

盘状WC晶粒硬质合金研究进展

盘状WC晶粒硬质合金是一种新近发展起来的具有比普通硬质合金性能更为优异的新型合金,本文综述了该合金的研究现状,详细介绍了它的制备方法和力学性能,解释了盘状WC晶粒的形成机理,列举了其具体的应用概况。

碳含量对WC-6Co超细晶硬质合金WC晶粒长大激活能的影响

配制8组不同总碳含量(6.11%、6.13%、6.15%、6.17%、6.19%、6.21%、6.23%、6.25%)的WC-6Co混合料,在不同烧结温度下烧结制备WC-6Co超细晶硬质合金试样,并检测试样的磁学性能和微观结构,研究了碳含量对WC-6Co超细晶硬质合金WC晶粒长大激活能的影响。结果表明:随着混合料总碳含量的提高,硬质合金试样的Com值也逐步增加;在不同的烧结温度下,随着Com值的增加,Hc值均先升高后降低,硬质合金WC晶粒尺寸先减小后增大,且均在Com值约为5%时Hc达到最大值、WC晶粒尺寸达到最小值;WC晶粒长大激活能随Com值的增加先上升后下降,在Com为5.2%左右时达到最高值。这是由于碳含量较低时,随着碳含量的增加,WC晶粒表面生成的晶粒长大抑制剂(Cr_x,V_y)Cz碳化物增加,但随着碳含量的继续增加,(Cr_x,V_y)Cz的生成量已达到极值,而产生液相的温度进一步下降,液相量急剧增加,WC晶粒长大激活能又开始下降。

EBSD在超细硬质合金WC晶粒尺寸统计中的应用

硬质合金中WC晶粒度的统计随其尺寸的降低，难度大幅升高。本文作者在多次实验的基础上，成功地将电子背散射衍射（EBSD）技术应用于超细WC-Co硬质合金WC晶粒尺寸统计。以样品A合金（晶粒度约0．2～0．4μm）为例，应用EBSD统计其平均晶粒尺寸为0．36gm的同时，还与其他晶粒度统计方法进行对比分析。另外，取样品B（晶粒度约0．1-0．3μm），经两种不同的烧结工艺烧结后分别进行EBSD分析，对比分析烧结温度对超细WC品粒长大的影响。

含板状WC晶粒WC-10%Co硬质合金的组织和性能

采用板状WC单晶颗粒作为晶种制备含板状WC晶粒的WC-10%Co(质量分数)硬质合金,研究板状WC晶种的加入对WC-10%Co硬质合金显微组织和性能的影响。研究结果表明:加入板状晶种后,WC-10%Co合金中的WC晶粒具有明显的板状特征,且晶粒尺寸大于未加晶种的合金晶粒尺寸;少量晶种的加入对WC-10%Co合金密度无影响,而硬度和韧性都有所增加,特别是抗弯强度增加12.8%,断裂韧性提高46.9%。合金中WC晶粒形状的改变是硬度和韧性提高的主要因素。

WC晶粒定量测量研究

用图片比较法、截线法和面积法对WC-Co合金中的WC晶粒进行定量测量,结果表明,截线法最适合WC晶粒的定量测量,并且Co含量的高低不影响截线法定量测量WC晶粒.

纤维状WC晶粒硬质合金的制备

以高能球磨方法处理制备的纳米晶复合粉末为原料,通过真空烧结制备硬质合金块体,研究该纳米晶复合粉末的烧结致密化行为和显微结构特征。结果表明:该纳米晶粉末的烧结致密化可依烧结温度从低至高分为3个阶段,而在高于1 250℃的液相烧结阶段,将温度提高至1 375℃烧结30 min,可获得密度为14.46 g/cm3、烧结收缩率为27.2%的致密硬质合金。此时,WC晶粒呈纤维状,随机分布在烧结体中,其长度约为1.2μm,径向尺寸约为100 nm;采用高能球磨处理工艺可以获得原位生成的纤维状WC晶粒增强的硬质合金。

WC晶粒度定量测定的研究

用图片比较法、截线法和面积法对WC Co合金中的WC晶粒度进行定量测定。结果表明 ,截线法最适合WC晶粒度的定量测定 。

硬质合金中WC晶粒内部微孔形成原因探讨

利用扫描电镜对以蓝钨与黄钨为原料制得的粗颗粒Ｗ粉、ＷＣ粉进行形貌观察，并与其对应的ＷＣ－Ｃｏ硬质合金金相组织进行了对比。以此为基础对硬质合金中ＷＣ晶粒内部微孔这一比较常见的现象作出解释，即合金中ＷＣ晶粒内部微孔主要来源于原料Ｗ粉。实验结果表明，选用蓝钨为硬质合金生产原料可使合金中ＷＣ晶粒内部微孔明显减少，从而使合金的综合性能得到提高。

矿用硬质合金WC晶粒均匀性及板状形貌异常长大的控制

WC晶粒均匀性控制是硬质合金制造中的一项重要问题。本文针对矿用硬质合金对微观结构均匀性的要求,研究了WC原料、球磨工艺、钴含量、碳含量、添加剂、烧结温度等因素对WC晶粒均匀性的影响,重点分析了硬质合金微观组织中WC晶粒呈板状形貌异常长大的原因。主要研究结果有两点:(1)增加WC原料的粒度,降低球磨时间能够显著地提高WC晶粒的均匀性;(2)WC晶粒板状形貌长大的主要原因是细小碳化钨在烧结过程中以粗大碳化钨晶粒为核心定向生长,减低细小碳化钨比例、减少烧结时液相体积、抑制烧结过程中的熔解-析出过程都可以明显减少WC板状晶出现的几率。

板状WC晶粒WC-(Co-Ni)硬质合金的组织和性能

采用真空烧结法制备了板状WC晶粒WC-(Co-Ni)硬质合金,通过XRD、SEM、EDS等手段研究了Ni/(Ni+Co)比对硬质合金组织和性能的影响规律。结果表明:随着Ni/(Ni+Co)比的增大,硬质合金显微组织中板状WC晶粒的比例逐渐减少,硬质相颗粒的尺寸逐渐增大且平均长厚比逐渐减小。当Ni/(Ni+Co)比过大时,硬质合金中硬质相颗粒出现了团聚现象,使其力学性能显著降低。当Ni/(Ni+Co)比为0.3和0.5时,WC-(Co-Ni)硬质合金的综合力学性能较高,这与其硬质相颗粒较细和平均长厚比较大有关。当Ni/(Ni+Co)比为0.5时,WC-(5Co+5Ni)硬质合金具有较优的综合力学性能,其抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为2 448 MPa、90.0HRA、21.2 MPa·m^(1/2)。

超细硬质合金WC晶粒大小对其摩擦磨损性能的影响

为了研究超细硬质合金WC晶粒大小对其摩擦磨损性能的影响,采用不同烧结工艺制得WC平均晶粒度分别为0.25、0.35、0.50μm的三种合金。通过密度天平、硬度计、摩擦磨损试验仪、三维轮廓扫描仪和扫描电镜等对合金进行表征分析。结果表明,合金的相对密度和硬度随着WC晶粒尺寸的增大而呈降低的趋势。WC平均晶粒度为0.25μm的合金,硬度高,往复摩擦过程能有效抵抗对磨球的作用,磨痕深度较浅,显示出较好的耐磨性能。当WC平均晶粒尺寸增加到0.35μm时,对磨球的侵入深度明显增加,合金的耐磨性能降低。继续增加WC平均晶粒尺寸到0.50μm,合金的硬度持续降低,磨损形貌中出现WC颗粒的破碎相,对磨球的侵入深度进一步增加,耐磨性能最差。

立方碳化物和La添加剂对WC-Co合金中WC晶粒形貌以及合金硬度与韧性的影响(英文)

研究了立方碳化物 Cr3C2、VC 以及稀土 La 添加剂对 WC-Co 合金中 WC 晶粒形貌以及合金硬度与韧性的影响。为了强化烧结过程中 WC 晶粒生长的驱动力,采用具有高烧结活性的纳米 W 和纳米 C 为原料。为了获得合金中 WC 晶粒的三维形貌,采用扫描电镜直接观察合金烧结体的自然表面。结果表明,合金添加剂对WC 晶粒形貌及其粒度分布特征以及合金的硬度与韧性有较大影响。由于均质三角棱柱形板状 WC 晶粒的形成,WC-10Co-0.6Cr3C2-0.06La2O3 合金具有极佳的硬度与韧性组合。讨论了合金中 WC 晶粒形貌的调控机制以及合金中 WC 晶粒形貌特征对合金性能的影响。

含板状WC晶粒硬质合金的研究进展

结合WC晶粒的结构及其板状晶形成机理,从制备原料、球磨工艺、烧结工艺及非均匀结构等方面对含板状WC晶粒硬质合金的研究进展进行综述,指出了板状晶硬质合金现阶段所面临的问题及未来发展前景。

含板状WC晶粒硬质合金制备方法的研究

以市售W粉,Co粉和石墨粉末为原料,采用普通工艺制取WC-12wt%Co合金。合金显微组织正常,含有大量板状WC晶粒。研究表明,使用板状W颗粒粉末、提高烧结温度和延长烧结时间都有助于合金中板状WC晶粒的形成。

含板状WC晶粒硬质合金的强韧化机制研究

通过加入2.5%板状WC晶种,制备含板状WC晶粒硬质合金,研究其强韧化机制。结果表明:WC晶粒的各向异性和形状改变诱导的Hall-Petch硬化是硬质合金硬度增加的主要原因。加入板状晶种后,裂纹在扩展过程中出现了明显的穿晶断裂和Co相桥接,增加了裂纹偏转,硬质合金的抗弯强度大大提高。不同Co含量和初始WC粉体粒度制备的含板状WC晶粒硬质合金,穿晶断裂、Co相桥接和裂纹偏转对抗弯强度增加的贡献不同。

矿用硬质合金WC晶粒均匀性及板状形貌异常长大的控制

针对矿用硬质合金对微观结构均匀性的要求,以WC-Co硬质合金为研究对象,研究了WC原料、球磨工艺、钴含量、碳含量、添加剂、烧结温度等因素对WC晶粒均匀性的影响,制备了14组合金试样,通过对烧结后合金的微观结构观察,分析研究了以上因素对WC晶粒均匀性的影响。其中重点分析了硬质合金微观组织中WC晶粒呈板状形貌异常长大的原因。研究结果表明:球磨过程中产生的细小WC数量越多,越易于出现板状晶;硬质合金中板状晶的出现与钴含量、烧结温度、抑制剂、球磨时间、WC原始粒度都有密切关系;WC粒度增加、钴含量降低、球磨时间减少、烧结温度降低和添加抑制剂均可提高WC晶粒的均匀性并降低合金中出现板状晶的可能性。

固相烧结阶段的升温速率对板状WC晶粒硬质合金的显微组织和力学性能的影响

采用真空烧结工艺制备板状WC晶粒硬质合金,在800~1 200℃条件下以不同升温速率升温。采用XRD、SEM、EDS研究了固相烧结的升温速率对其显微组织及力学性能的影响。研究结果表明：在800~1 200℃温度区间内,随着升温速率的降低,硬质合金的硬度、抗弯强度、断裂韧性均有所提高;其中,随着800~1 000℃的升温速率的降低,硬质合金最终烧结体的组织变得均匀,二维结构中硬质相的晶粒长厚比升高,材料硬度提高趋势较大;随着1 000~1 200℃的升温速率的降低,硬质相晶粒细化,粘结相中固溶合金元素含量增加,材料抗弯强度提高的幅度较明显;同时降低800~1 000℃和1 000~1 200℃的升温速率,可使裂纹长度减小,裂纹偏转增强,大幅提高材料的断裂韧性。在800~1 200℃以2℃/min升温得到的烧结体可获得较均匀的显微组织,硬质相颗粒大部分呈板条状且颗粒长厚比较大,烧结体具有较好的力学性能。

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。