镁合金表面热喷涂WC-10Co-4Cr粒子沉积及分布特性

为了探究高速空气燃料热喷涂(activated combustion-high velocity air fuel,AC-HVAF)过程中喷涂粒子撞击基材后的沉积特性。采用AC-HVAF热喷涂技术在AZ80镁合金基体上沉积WC-10Co-4Cr硬质涂层。通过离散沉积实验获得薄层沉积粒子,探讨各种沉积形貌的种类、形成原因、结合机制及射流中粒子的径向和轴向分布。结果表明:在AC-HVAF粒子沉积过程中,嵌入型沉积为主要的沉积形貌,同时包含少量的破碎型与空腔型沉积粒子。在涂层的形成过程中,嵌入型沉积对涂层/基体结合性能起重要作用;空腔型沉积的小颗粒及破碎型沉积的大颗粒是造成沉积效率下降的主要原因。喷涂粒子主要集中在射流中心,越靠近射流边缘,空腔型沉积粒子越多,最终导致AC-HVAF粒子射流呈现出空间分布特征。

超声速火焰喷涂WC-10Co4Cr涂层对TC11钛合金耐磨性和耐蚀性的影响

采用超声速火焰喷涂(HVOF)工艺,在随钻仪器零件常用材料TC11钛合金表面制备金属陶瓷涂层WC-10Co4Cr,利用冲击试验机测量喷涂前后钛合金的冲击韧性,使用磨粒磨损试验机测定涂层的耐磨性,采用电化学测试分析涂层的耐蚀性。结果表明:HVOF工艺对TC11钛合金的组织和性能影响较小,与未喷涂的钛合金相比,界面处基体的显微组织和显微硬度没有明显变化,冲击韧性稍有提高;HVOF工艺稳定可靠,涂层呈片层结构,致密度高,涂层的孔隙率为2.55%,硬度达到1400 HV,涂层主要由WC和W2C相组成,其与基体结合良好,为机械结合;金属陶瓷涂层能够显著改善钛合金的耐磨性和耐蚀性,喷涂涂层钛合金的磨损量是未喷涂钛合金的1.56%,喷涂涂层钛合金的磨损机制是磨粒磨损,未喷涂涂层钛合金磨损机制是磨粒磨损+黏着磨损。

超高压烧结对WC-8Co硬质合金微观组织及力学性能的影响

使用六面顶压机在相同温度(1 400℃)和保温时间(6 min)条件下,研究了不同烧结压力(4.0~6.0 GPa)对WC-8Co硬质合金试样微观组织及力学性能的影响。结果表明:在1 400℃、4.0~6.0 GPa超高压条件下,WC-8Co硬质合金试样可在6 min内完成烧结;随着烧结压力的增加,WC-8Co硬质合金试样中WC晶粒的平均尺寸逐渐增大,甚至出现局部WC晶粒异常长大的情况,进而导致硬质合金试样的矫顽磁力、维氏硬度和断裂韧性随之逐渐减小。在考察压力范围内,烧结压力为4.0 GPa时,WC-8Co硬质合金试样的力学性能最好,在载荷为30 kgf(294 N)、保持时间为10 s的检测条件下,试样的维氏硬度为15.2 GPa,断裂韧性为14.9 MPa·m^(1/2),与相同检测条件下的商用YG8硬质合金的力学性能(维氏硬度15.6 GPa,断裂韧性15.9 MPa·m^(1/2))接近。随着烧结压力的增加,硬质合金试样的断裂形式从沿晶断裂占主导逐渐过渡到沿晶断裂与穿晶断裂共存,且穿晶断裂所占的比例逐渐增大。

WC-10%CoCrFeNi硬质合金的磨损与腐蚀性能

为解决WC-Ni硬质合金力学性能与耐腐蚀性能间的矛盾,以CoCrFeNi高熵合金作为黏结相制备了WC-10%CoCrFeNi硬质合金。利用维氏硬度计、摩擦磨损试验仪、电化学工作站、扫描电子显微镜、X射线衍射仪等,对WC-10%CoCrFeNi与WC-10%Ni硬质合金的磨损与腐蚀性能进行研究比较。结果表明,与WC-10%Ni硬质合金相比,WC-10%CoCrFeNi的硬度和断裂韧性值较高,干摩擦滑动磨损过程中具有较低的摩擦因数和磨损率,在以3.5%NaCl溶液为介质的电化学腐蚀过程中表现出优异的耐腐蚀性能。

碳含量对超细晶WC-12%Co硬质合金组织及性能的影响

经混料、压形、热等静压烧结制备了8组不同碳含量的WC-12%Co硬质合金,采用金相显微镜、扫描电镜、硬度计、电子万能力学试验机分析了碳含量对合金微观组织及力学性能的影响。结果表明:碳含量为5.26%~5.42%的WC-12%Co硬质合金处于WC+γ二相区;当碳含量小于等于5.22%时,合金出现絮状、针状脱碳相;当碳含量大于等于5.46%时,合金出现黑色絮状的渗碳相,伴有粗晶、粗晶聚集及钴偏析现象。随着碳含量逐渐增加,WC晶粒逐渐长大,结晶趋于完整,晶粒边缘趋于平直化,晶界变得更加清晰,当碳含量达到5.54%时,WC晶粒边缘出现圆角。碳含量为5.26%~5.42%的合金处于WC、Co二相区,综合力学性能较优,硬度维持在1 777~1 695 kg/mm^(2),抗弯强度为3 357~3 290 MPa。

WC-Al_2O_3复合材料与Si_3N_4陶瓷和YG6硬质合金配副时的摩擦磨损行为

采用真空热压烧结技术制备了WC-15%Al_2O_3(质量分数)复合材料,分别以Si_3N_4陶瓷和YG6硬质合金为配副,在载荷40,80N下进行了干滑动摩擦磨损试验,研究了复合材料的摩擦磨损性能。结果表明:与Si_3N_4陶瓷配副时复合材料的摩擦因数较高且波动较大,与YG6硬质合金配副时摩擦因数较低且相对稳定;与Si_3N_4陶瓷配副时,复合材料的磨损率在较低载荷下高于与YG6硬质合金配副时的,在较高载荷下则低于与YG6硬质合金配副时的;在载荷40,80N下,复合材料的磨损机制均主要为疲劳磨损,伴随着微裂纹、脆性断裂和晶粒拔出等特征。

微波烧结法制备WC-10Co硬质合金

以直接还原碳化方法制备的超细碳化钨-钴复合粉末为原料,采用微波烧结、放电等离子体烧结、真空烧结制备碳化钨-钴硬质合金,研究1 200℃的烧结温度下,不同烧结方法对碳化钨-钴硬质合金性能的影响。微波烧结超细WC-10Co复合粉末,在1 200℃的烧结温度下保温7 min,制备了综合性能优良的超细WC-10Co硬质合金,相对密度达到99.5%,洛氏硬度为HRA 92.5,矫顽力为30.0 kA/m,磁饱和度为83%,平均晶粒粒度≤350 nm。与采用常规烧结方法得到烧结体相比,烧结时间显著减少,烧结体性能提高;与放电等离子体烧结相比,晶粒异常长大得到一定的控制。

SPS制备含钼WC-6Co硬质合金的工艺性能

以Mo粉、Co粉和自主研发的WC-6Co复合粉为原料,通过球磨、SPS制备Mo添加量为1%(质量分数)的细晶WC-6Co硬质合金。利用XRD、SEM、XPS、维氏硬度计和电化学工作站等研究SPS烧结温度、保温时间对合金组织和性能的影响。结果表明:随着SPS烧结温度的升高和保温时间的延长,WC-6Co-1Mo合金相对密度和断裂韧性持续增加,维氏硬度先增大然后略有下降。当烧结温度为1250℃、保温时间为5min时,制备的合金综合性能最佳。与相同工艺制备的WC-6Co和WC-6Co-4Mo合金进行对比,发现添加适量Mo能够有效抑制WC晶粒的长大,提高合金的硬度和韧性,但相对密度减小;同时,也能够增强合金在HCl溶液的耐腐蚀性能。

纳米晶WC-10Co硬质合金复合粉末的烧结行为及性能

研究了机械合金化制备的纳米晶WC-10Co复合粉末的真空烧结特征,分析了孔隙度、显微硬度与烧结时间和温度的关系,考察了改性ZrO2纳米粉体对烧结的作用。结果表明:在1325℃,15min的烧结条件下,样品的相对密度达到了98.6%;显微硬度随着烧结时间的延长和烧结温度的升高先增加后降低,在1325℃烧结15min条件下,合金的最大硬度为22950MPa;改性ZrO2纳米粉体既有利于晶粒长大的控制,同时又有利于材料致密化的进行,可以显著的提高烧结合金的性能。

超细晶WC-10Co硬质合金制备的主要影响因素

利用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)以及力学性能测试分析,研究了不同粒度的WC和Co原始粉末经不同时间球磨后的微观形貌;并对球磨后的复合粉末添加不同配比的晶粒抑制剂,进行真空热压烧结制备了超细晶硬质合金,考察了不同配比的晶粒抑制剂对超细晶硬质合金组织和力学性能的影响.结果表明,使用原始细颗粒粉末,经较短时间的球磨处理就可以达到较好的细化效果;复合添加VC+Cr3C2或VC+Ta C晶粒抑制剂对硬质合金晶粒的细化效果明显好于单一添加VC的细化效果;添加Cr3C2后WC晶粒呈近圆形,且硬质合金抗弯强度有明显提高;添加Ta C后的WC晶粒呈三角形或四边形,促进了硬质合金的硬度提高.

SPS烧结制备WC-6Co-1.5Al硬质合金的研究

针对WC-6Co-1.5Al球磨粉末,研究SPS烧结工艺对烧结合金密度、组织、力学性能及断口形貌的影响规律。研究结果表明:在脉冲电流基值为360A、峰值为3 000A、频率为50Hz、占空比为50%,恒流电流为1 500A,总烧结时长为6min,烧结压力为30MPa的工艺参数下,利用脉冲电流烧结1min后,继之以恒流电流烧结5min,可获得密度、硬度和弯曲强度分别达14.2g/cm3、94HRA和1 660MPa的超细晶WC-6Co-1.5Al硬质合金块体材料;进一步延长或缩短脉冲电流烧结时间,烧结体的密度、硬度和弯曲强度反而下降。

WC-10Co超细晶硬质合金的注射成形工艺研究

研究了WC-10Co超细晶硬质合金注射成形过程的各种影响因素,优化了球磨、注射、脱脂和烧结工艺。结果表明:在1 440℃下真空烧结1.0h得到的注射成形WC-10Co超细晶硬质合金烧结件具有最好的性能,硬质合金晶粒度为0.465μm,密度为13.99g/cm^3,HRA硬度为90.1。

高能球磨和放电等离子体烧结制备超细WC-8Co硬质合金

以0 .8 1μm的WC粉和1.3 5 μm的Co粉为原料,采用高能球磨制备了粉末比表面积为6.82m2 ·g- 1 ,粉末粒度为5 9.4nm的WC 8Co混合粉末。将此纳米粉末采用放电等离子体烧结(SPS)制备了WC晶粒度为0 .5～0 .6μm、硬度为HRA93 .5的超细硬质合金。研究了SPS烧结温度和添加晶粒抑制剂对显微组织与HRA硬度的影响。

WC-15Ni高性能无磁硬质合金的制备与性能研究

以超细WC、电解Ni粉作为主要原料,调整混合料中总碳含量,通过真空烧结及热等静压(HIP)处理获得WC-15Ni高性能无磁硬质合金,研究了不同碳含量及热等静压处理对材料显微组织结构和性能的影响。实验结果表明,混合料总碳含量过低或过高均会恶化无磁硬质合金性能;当混合料中总碳含量达到6.13%(质量分数)时,材料获得良好的性能,横向断裂强度达到3 300 MPa。同时热等静压处理可有效消除无磁硬质合金中的少量残余孔隙,稳定和提高其力学性能。

η相粉末的加入对WC-10Co硬质合金组织与性能的影响

通过向WC-10Co混合粉末中加入2%和4%质量分数的η相粉末和等摩尔量的炭黑,经过传统的粉末冶金工艺制备含板状WC晶粒的硬质合金,研究η相碳化反应过程以及η相粉末加入量、η相粉末在基体中球磨时间对合金组织与性能的影响。结果表明：加入少量的η相粉末及等摩尔量的工业炭黑后,WC-10Co中的WC晶粒出现了明显的板状特征,随η相粉末加入量增多,板状WC晶粒数量增多;在总球磨时间不变的前提下,随η相粉末在基体中球磨时间增加,板状WC晶粒的分布越来越均匀。所得到的板状WC晶粒是η相在950-1 200℃之间与WC-Co基体中扩散来的C原子碳化反应后生成不同形貌的WC孪晶得来的,且碳化速度是影响WC孪晶形貌的关键因素。相对于相同Co含量的传统硬质合金,板状WC晶粒均匀分布的硬质合金密度基本保持不变,硬度提高0.7%,强度提高6%,断裂韧性提高17%。

硬质合金刀具高速干车削Ti6Al4V切削力及刀具寿命研究

主要对硬质合金刀具在较高的速度范围内干车削Ti6Al4V进行了正交试验,获得了干切削状态下切削力与刀具寿命的经验公式,分析了切削力、刀具磨损与切削路程-试验时间的关系,同时研究了刀具的磨损形态和磨损机理,粘结、扩散、氧化是硬质合金刀具的主要磨损机理。最后,通过对刀具寿命-切削效率的分析,给出了硬质合金刀具在干切削状态下合理的切削参数。

硬质合金刀具高速干铣削Ti6Al4V刀具寿命研究及切削参数优化

Ti6Al4V是典型的难加工材料,切削效率低,刀具磨损严重。文章对硬质合金刀具在高速范围内干铣削Ti6Al4V进行了正交试验,获得了干切削状态下铣削刀具寿命的经验公式,并利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)研究了铣削刀具的磨损形态和磨损机理,粘结、扩散及氧化是硬质合金刀具的主要磨损机理。最后,利用等寿命-效率响应曲面法,对硬质合金刀具在干切削状态下铣削Ti6Al4V的切削参数进行了优化,在效率不变的情况下,适当降低切削速度,增大切削深度,可以提高刀具寿命。试验刀具的切削参数优化结果为:切削速度40-60m/min、轴向切削深度0.5-1mm、径向切深7-10mm、进给量0.07-0.1mm/r,在建议切削参数下刀具寿命约在30-50min。

石墨烯含量对WC-6Co硬质合金组织与性能的影响研究

采用分步真空球磨+热压烧结法,在WC-6Co硬质合金中添加不同含量的石墨烯,制备了新型硬质合金刀具材料,并对其进行物相组成、显微组织、力学性能和耐磨损性能的分析。结果表明,随石墨烯含量增加,新型硬质合金刀具材料的表面硬度、力学性能和耐磨损性能均先提高后下降。新型硬质合金刀具材料的石墨烯含量优选为2%,表面HV硬度达2 842;与商业WC-6Co硬质合金刀具材料相比,新型硬质合金刀具材料的横向断裂强度提高143%,磨损体积减小71%。

Inconel690合金表面WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的微动磨损特性

为了提高Inconel690合金管的耐磨性,采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)在Inconel690合金管表面制备WC-10Co-4Cr和CoCrW两种涂层,在PLINT微动磨损试验机上考察其微动磨损性能。试验结果表明:载荷一定时,涂层的摩擦因数随着位移的增加而变大;相同试验条件下,在稳定阶段,WC-10Co-4Cr和CoCrW涂层的摩擦因数小于Inconel690;两种涂层的耐磨性均显著优于Inconel690合金,而WC-10Co-4Cr涂层的耐磨性略优于CoCrW涂层。磨损表面形貌分析表明,两种涂层的磨痕表面存在剥落坑和剥层现象,磨损机制以剥层和磨粒磨损为主。

WC-10Co硬质合金热压工艺与晶粒抑制剂的研究

采用粒度为0 81μm的超细WC粉和粒度为1 35μm的Co粉,通过添加Cr3C2和VC作为晶粒长大抑制剂,采用热压(HP)烧结工艺制备了平均晶粒度小于0 8μm的WC-10Co硬质合金,检测了合金的显微硬度和显微组织。研究结果表明:随着烧结温度和保温时间的增加,WC-10Co硬质合金试样的显微硬度明显升高;添加晶粒长大抑制剂有效地抑制了晶粒的长大,明显提高了WC-10Co硬质合金的显微硬度;其中采用0 8Cr3C2+0 4VC晶粒长大抑制剂的样品显微硬度最高,达到22560MPa(2256kgf/mm2)。根据本实验研究结果,晶粒长大抑制剂对WC-10Co硬质合金作用效果的顺序为:(Cr3C2+VC)>Cr3C2>VC。