WC硬质合金表面涂层摩擦磨损特性及其铣削性能研究

为了研究WC硬质合金表面氮化物涂层的摩擦磨损特性及其对刀具铣削性能的影响,采用物理气相沉积法(PVD)在WC硬质合金表面分别沉积了TiN、CrN和TiAlN 3种氮化物涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分析了WC硬质合金及3种氮化物涂层的组织和摩擦磨损性能。以45钢为被铣削材料,研究了WC硬质合金及3种氮化物涂层刀具的铣削性能。结果表明:氮化物涂层能有效提高WC硬质合金的表面硬度和耐磨性能,3种氮化物涂层中,TiAlN涂层的硬度最高,相比WC基体提高了26.5%,TiAlN涂层能显著提高WC硬质合金的耐磨性能,其磨损特征为较小的磨粒磨损和轻微氧化磨损。TiAlN涂层的高硬度和高耐磨性能更有利于铣削45钢,铣削过程中产生的氧化膜易覆盖在刀尖表面,起到保护刀具表面的作用,进而显著提高刀具的铣削性能。同时相比其他涂层,TiAlN涂层刀具后刀面的磨屑的黏附少,表现出较强的排屑能力,这对于提高刀具的铣削性能具有重要意义。

CoCrFeNiW_(x)高熵合金黏结剂对WC硬质合金显微组织和力学性能的影响

采用机械合金化方法制备CoCrFeNiW_(x)(x取0.2,0.5,物质的量分数/%)高熵合金粉末,作为黏结剂(添加质量分数分别为6%,10%,14%)与WC粉混合,经放电等离子烧结得到WC硬质合金,研究了高熵合金黏结剂对硬质合金显微组织和力学性能的影响。结果表明:CoCrFeNiW_(x)高熵合金黏结剂具有面心立方和体心立方双相结构,可细化WC硬质合金晶粒;随着高熵合金黏结剂含量的增加,WC硬质合金的维氏硬度降低,断裂韧度和抗弯强度总体呈上升趋势。添加质量分数10%CoCrFeNiW_(0.2)高熵合金黏结剂制备的WC硬质合金综合性能最佳,维氏硬度为1785 HV,断裂韧度为10.6 MPa·m^(1/2),抗弯强度为1373 MPa。

金属陶瓷结合剂WC硬质合金研究进展与展望

基于不同类型的金属陶瓷结合剂,讨论添加金属碳化物、氧化物、氮化物、硼化物及其复合添加剂对WC硬质合金微观结构、性能特点和应用领域的影响,比较各种陶瓷添加剂对WC晶粒生长的抑制效果和对硬质合金改性作用的差异;分析采用高熵合金代替传统金属粘结相制备新型WC硬质合金的发展潜力;介绍含陶瓷添加剂的复合粉体的制备方法以及硬质合金的先进烧结技术,最后指出金属陶瓷结合剂WC硬质合金的未来发展方向。

WC硬质合金管螺纹梳刀应力常数的实验研究

用X-350A新型X射线衍射仪以等强梁加载法测定了WC硬质合金管螺纹梳刀等强梁的σp-σ'关系。从σp-σ'关系曲线中求出的应力常数和理论计算得出的应力计算值,基本一致。测定结果与日本材料学会测出的相应材料应力常数相接近。

WC硬质合金复合轧辊的加工

介绍了加工WC硬质合金轧辊时刀具、轧辊轧槽和月牙横肋加工工艺的选择方法;对超硬材料刀具常见磨损形式及其产生原因进行了分析,并提出了预防措施。

添加剂改性WC硬质合金的性能与应用研究

系统论述了国内外对改性WC硬质合金致密度、抗氧化性、耐腐蚀性、硬度、断裂韧性、强度及耐磨性等性能的研究进展,对制约各项性能的影响因素进行了简要分析,主要涉及组成成分、微观组织和烧结工艺等方面。介绍了改性WC硬质合金在切削刀具、矿用工具、模具及耐磨耐蚀构件领域的应用现状,并对WC硬质合金的未来发展方向进行展望,为进一步扩大WC硬质合金的研究与应用具有参考价值。

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。

中熵碳化物陶瓷TiC_(0.4)/VC/NbC结合的WC基硬质合金合成与性能

采用放电等离子烧结(SPS)方法制备了中熵碳化物陶瓷TiC_(0.4)/VC/NbC结合的WC基硬质合金(WC/TiC_(0.4)/VC/NbC),研究了烧结温度和WC含量对其微观结构和力学性能的影响。结果表明:添加TiC_(0.4)显著降低了烧结温度,添加NbC、VC增加了WC基硬质合金的致密度,提高了硬度。TiC_(0.4)、NbC、VC和WC四种过渡族金属碳化物以等摩尔比进行混合烧结,在烧结温度为1500℃时,形成了单相面心立方结构(FCC)的固溶体,其性能最好,维氏硬度为23.4 GPa,断裂韧性为6.3 MPa·m^(1/2)。在WC摩尔分数为60%时,过量的WC弥散分布在晶界处,具有一定的增韧作用;在烧结温度为1700℃时,非等摩尔比复合烧结体的维氏硬度为22.6 GPa,断裂韧性为8.8 MPa·m^(1/2),其中部分WC与TiC_(0.4)、VC、NbC相互固溶形成高熵化合物,也提高了断裂韧性。

FeCoNiTi_(x)中熵合金组织性能及其在硬质合金中的应用

FeCoNi中熵合金相比传统合金具有优异的性能,但其室温强度不高,限制了其应用。通过机械合金化和放电等离子烧结工艺制备FeCoNiTi_(x)(x=0,0.25,0.50,0.75,1)中熵合金块体,重点研究了各元素机械合金化顺序以及Ti含量对FeCoNiTi_(x)中熵合金显微组织和性能的影响,并初步探讨了FeCoNiTi_(x)中熵合金作为黏结剂在WC基硬质合金中的应用。结果表明:机械合金化过程中FeCoNi基体相为FCC相,添加Ti元素后形成Laves相和钛氧化物相,因此FeCoNiTi_(x)中熵合金物相由FCC相、Laves相和钛氧化物相组成。随着Ti含量的增加,FeCoNiTi_(x)合金密度、硬度和强度均上升,塑性先增强后减弱。FeCoNiTi_(0.50)中熵合金表现出良好的力学性能,其显微硬度、屈服强度、压缩强度和压缩应变分别为531 HV、1 987.57 GPa、2 114.85 GPa和20.5%。添加少量Ti元素可提升FeCoNi合金的耐腐蚀性。FeCoNiTi_(x)黏结剂在WC基硬质合金中能稳定存在,抑制WC烧结过程中脱碳相的形成。WC-FeCoNiTi_(0.50)硬质合金表现出较好的力学性能,其显微硬度与断裂韧性分别为1 834 HV与15.12 MPa·m^(1/2)。

激光微织构对WC硬质合金刀具表面影响

为了研究不同能量和波长的激光参数对刀具表面微织构的影响,采用Nd∶YAG固体激光器不同参数(波长、能量)的激光烧蚀碳化钨(WC)硬质合金刀具表面,利用X350A型应力测定仪器,硬度测试仪以及光学显微镜,从残余应力、显微硬度和微观形貌等方面分析了激光微织构造型工艺对其表面特性的影响。结果表明,激光对WC硬质合金表面微织构后表面的残余应力和硬度影响较小,而不同参数的激光冲击后微观形貌区别较大。

以多组元黏结相制备WC基硬质合金的研究进展

利用多组元合金替代Co作黏结相可以提高硬质合金综合性能。本文从黏结相成分、合金组织与性能等方面较系统的综述了近年来利用多组元合金作黏结相制备WC基硬质合金的研究进展。分析了多组元合金替代后黏结相的相变行为,以及WC/多组元合金界面对硬质合金力学性能的影响,提出其影响机理为位错滑移条件的改变。

WC硬质合金强韧化的研究进展与展望

WC硬质合金具有本质脆性,引入添加剂可以实现强度和韧性的同步提升,添加剂种类繁多且不同的添加剂表现出不同的强韧化机制,但目前缺乏对添加剂增强增韧金属粘结相WC硬质合金较为系统的综述。基于不同种类的添加剂,从硬质合金的组成、微观结构和烧结技术等方面综述了国内外对WC硬质合金强韧化的研究进展。着重介绍各种添加剂及其复合添加时的增强增韧机制,主要表现为细晶强韧化、位错强韧化、相变增韧、裂纹的偏转、桥接和分叉等。总结和对比采用不同金属粘结相和添加剂制备的WC硬质合金的强韧性所能达到的范围,指出目前研究中亟待解决的问题及未来发展趋势。通过对大量研究工作的系统整合,在WC硬质合金的组成和性能上建立联系,从而为工业生产提供参考,使行业根据所需的性能指标和服役条件,有目的地选择合适的配比,设计制造出符合要求的产品。

纳米Ni粉对WC-8Ni硬质合金性能的影响

将WC-8Ni硬质合金中的粘结剂用不同比例的纳米镍Ni粉替代,采用常规硬质合金的工艺制备出合金试样,测试其物理力学性能,研究不同比例的纳米Ni粉及不同的烧结温度对合金性能的影响。结果表明,在适当比例的纳米镍粉及烧结温度下,合金的性能得到很大的提高。

微孔结构对低钴粗晶WC硬质合金摩擦性能的影响

在球-盘摩擦试验机上,以材料为GCr15、304不锈钢、SiC和Si_3N_4球为上试样,下试样为致密的和微孔结构的低钴粗晶硬质合金盘。结果发现：微孔结构对GCr15球/硬质合金盘组成的摩擦副的影响较大,微孔结构显著降低摩擦系数,摩擦系数变化缓慢,最后稳定在0.4附近,而致密硬质合金的摩擦系数波动较大,在0.5~0.6之间波动;对SiC球/硬质合金盘组成的摩擦副略有影响,微孔结构摩擦系数稍有降低,效果不明显;对Si_3N_4球/硬质合金盘组成的摩擦副的摩擦系数几乎没有影响;对304不锈钢球/硬质合金盘组成的摩擦副的摩擦系数反而增大。

无金属粘结剂WC硬质合金增强增韧的研究进展与展望

无金属粘结剂WC硬质合金(Binderless tungsten carbide,BTC)硬度高,具有良好的耐磨性、耐腐蚀性,被广泛应用于刀具、耐磨零件等领域,成为近年来硬质合金领域的研究热点。然而,由于没有添加金属粘结剂,其在烧结过程中易出现晶粒长大,致密化难度加大,对烧结方法烧结工艺的要求较高,韧性难与金属粘结剂WC硬质合金相媲美。因此,一些研究人员通过添加非金属粘结剂及调整烧结工艺等方法抑制晶粒长大、促进其致密化,有效改善了BTC材料的性能。本文对于应用金属氧化物、金属碳化物、碳材料及复合增强增韧来提高BTC性能的研究进行综述,介绍了添加剂的种类、增强增韧机制及可以改善材料性能的烧结方法及烧结工艺。

无粘结相WC硬质合金的研究进展

无粘结相WC硬质合金(Binderless tungsten carbide,BTC)是WC硬质合金领域的研究热点,BTC具有较高熔点及良好的耐腐蚀性,与WC-Co等金属作为粘结剂的WC硬质合金相比,更适宜应用于高温、腐蚀性强等恶劣环境中。同时,BTC还具有高硬度以及良好的耐磨性等优异性能,是具有应用潜力的硬质合金材料。但是,其致密化温度高,采用传统的烧结方法很难使其致密化,在烧结过程中易发生晶粒异常长大,韧性较低。因此,一些研究人员将金属碳化物、金属氧化物以及碳材料等非金属添加剂加入其中,用于改善BTC的烧结性能、抑制烧结过程中的晶粒长大现象以及改善其力学性能,相关研究已经取得了一定进展。本文从BTC材料的分类、性能、制备方法、应用等方面对BTC的相关研究成果进行综述。在BTC分类中主要介绍不同陶瓷结合剂的添加对其性能的影响,对比了不同种类的BTC的性能差异,介绍了制备BTC材料常用的传统及先进的烧结技术。

不同烧结工艺的WC-Co硬质合金性能研究

碳化钨硬质合金具有极高的硬度和优良的耐磨性,被广泛应用于钻头、工具、模具、针头、刀具等需要耐磨损和特种加工的行业。系统地研究了气压烧结WC-Co硬质合金制备的工艺过程,探讨和研究了烧结温度和保温时间对硬质合金性能的影响,同时还探讨了WC粉体粒度对硬质合金性能的影响。实验结果表明:当WC硬质合金的烧结温度在1360℃,保温时间为60min时可以得到分布均匀精细的晶粒组织;此外,WC粉体的粒度为0.3μm时,WC硬质合金的硬度为91.8HRA,收缩率为10.4%,相对密度为98.9%。

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。

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。

纳米WC/Co硬质合金粉末烧结早期的晶粒长大研究

研究了纳米晶粒WC/Co硬质合金烧结早期的晶粒长大问题,利用X射线衍射、TEM等技术对烧结过程中晶粒变化情况进行分析,并在此基础上探讨了烧结早期的晶粒长大机制。实验结果表明:WC晶粒长大在加热过程已经发生;晶粒开始长大温度为1000℃,在1100℃部分晶粒长大到100nm;在1200℃,有更显著的晶粒长大发生,有些尺寸达到400nm。烧结过程中WC晶粒形状变得规则化。烧结早期WC晶粒长大是在晶粒旋转合并机制与局部液相烧结机制共同作用下完成。