WC-Co梯度硬质合金的研究现状

梯度硬质合金(Gradient Cemented Carbides)基于其特殊的结构或成分梯度变化,在不同的位置具备不同的性能,使整体具有优异的综合力学性能。介绍了粘结相梯度硬质合金、表面贫立方相梯度硬质合金、表面富立方相硬质合金和多层梯度结构硬质合金等基本制备原理、组织结构特点和性能优势,指出了梯度硬质合金的发展趋势。

渗碳工艺对WC-Co梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响

对缺碳硬质合金采用渗碳处理制备梯度硬质合金,利用显微组织分析和维氏硬度测试等方法,研究渗碳工艺对梯度硬质合金的梯度结构和硬度的影响。结果表明:渗碳处理后随着渗碳时间延长,梯度层厚度增大,长时间渗碳还会出现梯度结构消失现象;渗碳时表面层WC晶粒长大,且渗碳时间越长晶粒长大越严重;渗碳后梯度硬质合金的表面硬度明显提高;渗碳后合金的表面硬度明显高于烧结态合金的表面硬度;随着渗碳时间的延长,合金表面硬度先增大后减小;合金的硬度在截面上沿梯度方向呈连续梯度变化,合金表面层因WC含量较高、钴含量较低而具有较高的硬度,中间层因钴含量较高、WC含量较低,其硬度较低。

矿用WC-Co梯度硬质合金的制备及应用研究现状

概述了国内外矿用WC-Co梯度硬质合金的制备方法,包括渗碳法、熔体浸渗法、分层压形法(构造法)、局部涂覆晶粒抑制剂烧结法,介绍了这四种工艺的研究现状以及梯度合金的应用情况。分析了梯度硬质合金在矿用合金中推广应用的制约因素,并展望了WC-Co梯度硬质合金在地矿领域的应用前景及工业化生产面临的技术问题。

WC-Co梯度硬质合金的制备及渗碳对其组织的影响

采用光学金相检测、扫描电镜分析、能谱分析等方法对WC-6Co硬质合金渗碳处理后的成分和梯度组织结构进行分析。结果表明:对硬质合金渗碳处理后可形成显微组织和钨、钴含量的梯度分布,其特征是合金表层和次表层的η相已经完全消失,属正常的WC+γ两相组织,合金的芯部依然是含η相的三相组织,中间形成了一个富钴层;碳原子的扩散和液相钴的流动是形成梯度的原因;在各渗碳温度下,合金的梯度结构厚度均随渗碳时间的增加而增加;在渗碳时间和渗碳温度相同的情况下,合金的梯度层厚度均随合金初始总碳含量的增加而增厚。渗碳处理后外表面的WC晶粒可能会产生一定的粗化现象。

WC-Co硬质合金冲蚀模型研究及应用

WC-Co硬质合金是制造固定式节流阀阀芯的主要材料,高压天然气携带着井底杂质颗粒在节流阀节流降压的过程中,对节流阀的核心部件阀芯产生冲蚀破坏。因此,以牌号为YG15的WC-Co硬质合金为研究对象,构建室内冲蚀实验平台,以确定YG15硬质合金的冲蚀模型并结合仿真验证。将冲蚀模型进一步应用至固定式节流阀冲蚀仿真中,预测固定式节流阀阀芯的使用寿命。研究结果表明,确定了YG15硬质合金的冲击角函数和在90°冲击角下的速度指数为2.48;当冲蚀角度由30°增加至90°时,YG15硬质合金靶材的冲蚀磨损量由847.1 mg增加至1235.6 mg;固定式节流阀冲蚀最严重的部位位于节流孔处,冲蚀磨损率随颗粒质量流率的增大而增大;对固定式节流阀进行寿命预测,在颗粒质量流较小的情况下,对节流阀固定油嘴保持一年一换;在颗粒质量流较大时,保持半年内更换一次。

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定WC-Co硬质合金中铪元素含量

铪在硬质合金生产中,常作为添加剂以提高硬质合金的力学性能,故而硬质合金中铪含量的准确测定具有重要的意义。现存化学容量法测定硬质合金中铪,存在危险性较大、操作复杂、分析效率低等缺点。本文从样品前处理、分析线的选择、基质效应的探究等方面对硬质合金中铪的测定方法进行了探究,建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定WC-Co硬质合金中铪含量,该方法具有安全、高效、操作简单、低成本等优点。在选定的条件下,选择体积比1∶1的硫酸、硫酸铵混合液结合柠檬酸和双氧水作为前处理溶剂,选择铪谱线264.141 nm作为分析谱线,利用基质匹配法配制标准溶液,方法校正曲线线性大于0.9999,线性范围为0.0~2.0μg/mL,检出限为0.0084μg/g,加标回收率为99.17%~103.63%,相对标准偏差RSD<0.758%。本方法为WC-Co硬质合金中铪含量的检测提供了可行性方法。

基于平台巴西劈裂试验下WC-Co硬质合金的动态响应与失效特性

为获取WC-Co硬质合金在动态拉伸加载下的力学性能和失效机制,设计了动态平台巴西劈裂试验。结果发现,WC-Co硬质合金具有典型的弹脆性特征,且断裂应变随着加载应变率的增加而略有增加。在一维应力波加载下,WC-Co硬质合金的动态抗拉强度随应变率的增加而增加,表明其应变率效应具有明显的正相关性,该效应的产生机制与典型陶瓷类材料是一致的,即由I型裂纹的亚临界扩展决定。对回收破碎试样进行微观形貌观察,发现平台圆盘中间位置处微观断裂模式主要为沿晶断裂,且在拉应力作用下形成韧窝断裂形貌;在靠近加载点位置区域,受多向应力作用,材料不仅存在韧窝断裂,在单个晶粒的局部劈裂表面还存在河流花样的解理断裂。宏观角度上,WC-Co硬质合金表现出明显的脆性特征,但微观角度却发现有局部塑性变形特征。

WC-Co硬质合金强化的研究进展

WC-Co硬质合金具有高强度、高韧性、高耐磨性等优点,在工业领域具有广阔的发展前景。对WC-Co硬质合金进行强化,可以进一步提高硬度、耐磨性和断裂韧性等性能,从而拓展其在航空航天、资源开采、装备制造等领域的应用。列举了部分稀土单质和稀土氧化物强化WC-Co硬质合金的研究成果,总结了稀土强化机理,包括细化晶粒、改善黏结相结构、强化晶界,综述了WC-Co硬质合金碳含量控制、烧结、热处理等制备工艺的优化措施,最后对WC-Co硬质合金强化研究中存在的问题进行了总结,并展望了未来的研究方向。

气氛烧结法制备WC-Co梯度硬质合金的研究进展

粘结相呈梯度分布的WC-Co梯度硬质合金可有效解决传统结构硬质合金存在的性能瓶颈问题,具有良好的应用前景。本文介绍了采用控制气氛烧结制备WC-Co梯度硬质合金的方法,综述了梯度硬质合金制备过程中Co相梯度结构形成机理的研究进展,指出了WC-Co梯度硬质合金的进一步研究方向。

超粗晶WC-Co硬质合金制备技术及发展趋势

超粗晶硬质合金因其独特的组织特征,表现出良好的抗冲击性、耐磨性、抗热疲劳性等优势,在凿岩、冲压模具、热轧辊领域具有极大的发展潜力,在硬质合金领域备受关注。本文概述了超粗晶硬质合金的特点及增韧机理,介绍了目前粗颗粒WC原料粉末和超粗晶硬质合金的制备工艺,以及超粗晶硬质合金性能强化方法的探索情况,最后对超粗晶硬质合金的发展趋势提出了几点思考。

Y_(2)O_(3)改性Co黏结相对WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

采用行星球磨法制备掺杂Y_(2)O_(3)的Co复合粉末,再添加WC粉末制得含Y_(2)O_(3)的WC-Co混合粉末,随后经SPS工序制得WC-Co-Y_(2)O_(3)硬质合金。采用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、维氏硬度计和摩擦磨损试验机研究了球磨时间对Co-1%Y_(2)O_(3)复合粉形貌及物相,以及球磨时间、Y_(2)O_(3)含量对WC-Co-Y_(2)O_(3)硬质合金微观组织、物相组成、密度、维氏硬度、断裂韧性和耐磨性能的影响。结果表明:添加Y_(2)O_(3)后球磨,Co衍射峰向较大角度方向偏移;随着球磨时间的延长,Co晶粒被破坏,尺寸变小,导致Co衍射峰强度降低。硬质合金密度、维氏硬度及断裂韧性随着球磨时间的延长而提高,当球磨时间达到36h后,合金硬度趋于稳定,而断裂韧性降低。合金密度、维氏硬度、断裂韧性和耐磨性随着Y_(2)O_(3)含量的增加均出现了先上升后下降的趋势,当Y_(2)O_(3)含量为1%时合金综合性能最佳。分步球磨添加稀土氧化物Y_(2)O_(3)可以强化Co黏结相,抑制WC晶粒长大,增强合金的力学性能。

WC-Co功能梯度硬质合金研究进展

概述了梯度硬质合金的分类;介绍了WC-Co梯度硬质合金的一些制备方法及应用领域;重点总结了梯度结构的形成机理、驱动力及生长动力学等方面的研究进展;分析了目前存在的不足,展望了梯度硬质合金的发展前景。

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-Co梯度结构硬质合金的研究进展

概述了国内外梯度硬质合金的进展,介绍了采用正碳烧结工艺来制备WC-Co梯度结构硬质 合金的工艺和基本原理,列举了合金的实际应用领域,指出了该合金的应用开发前景。

WC-Co梯度结构硬质合金研究进展

介绍了WC-Co梯度硬质合金的性能优势与结构特点,对国内相关研究的制备工艺及检测方法和国外的研究近况进行了分析,并总结了WC-Co梯度硬质合金研究目前存在的一些不足。

WC-Co梯度硬质合金的本构关系及应用（英文）

功能梯度硬质合金实现了高硬度与高强度的完美结合。然而,由于材料成分及物性的梯度变化使得材料内部的残余热应力影响了产品的性能。为了分析制备及服役过程中梯度硬质合金中残余应力的影响,通过定义弹性约束因子和引入塑性约束因子得到了材料的弹塑性本构关系,将此本构模型结合有限元方法得到了梯度硬质合金内部残余热应力的分布。数值计算结果表明：残余热应力主要集中在样品近表面的梯度区。在富钴区出现了拉应力,而在表明出现了压应力,表面最大压应力有380 MPa。同时,采用X射线衍射（sinψ）^2法测试了样品的表面应力,得到的结果是–379.75 MPa,实验观测与数值模型符合较好。

WC-Co基硬质合金烧结过程中的脱氧行为

硬质合金的碳含量是影响组织和性能的重要因素,研究其烧结过程中的脱氧行为是实现硬质合金碳含量和磁性能可控的关键。通过球磨制备了各种原料粉末以及硬质合金混合料,采用X射线光电子能谱(XPS)分析氧化物种类,通过热分析质谱联用仪(DSC-TG-MS)表征烧结过程碳氧反应的热量和重量变化以及气体释放信息,详细研究了WC-Co基硬质合金烧结过程的脱氧行为。结果表明,在球磨增氧作用下,混合料中形成了CoO、WO_(3)、Cr_(2)O_(3)、Ta_(2)O_(5)等氧化产物。在高温碳氧还原过程中,CoO和WO_(3)在450~800℃依次被还原。晶粒抑制剂Cr_(3)C_(2)和TaC会在烧结过程中被钨氧化物氧化,氧化产物在800~1050℃被还原,对烧结过程产生重大影响。研究结果可为烧结工艺的优化提供依据。

功能梯度结构硬质合金研究进展

梯度结构硬质合金通过赋予制品高硬度与高韧性的性能,解决了传统均匀硬质合金耐磨性与韧性之间的矛盾问题,可应用于传统均匀硬质合金无法胜任的诸多工程领域。本文简要概述了功能梯度结构硬质合金的分类及发展历程,重点介绍了国内外WC-Co功能梯度结构硬质合金的制备技术、组织结构、材料成分和力学性能,并对功能梯度结构硬质合金的发展前景进行了展望。

高温高压制备WC-3%Co硬质合金及其物理力学性能表征

高温高压法是合成宝石的有效方法,应用于复合材料的制备,具有超高等静压力和合成时间短这两大优势。本文采用高温高压法制备WC-3%Co硬质合金,利用万能试验机、X射线衍射仪(XRD)、显微硬度计等对试样进行物相组成和力学性能表征。研究了烧结温度对WC-3%Co硬质合金物相和物理力学性能的影响。结果表明:通过高温高压烧结可以确保所制备的硬质合金样品为较为纯净的WC相和Co相;样品的相对密度随着温度的升高而升高,在1450℃时相对密度可以达到99.3%;随烧结温度的升高,样品的硬度、抗弯强度和断裂韧性均呈现先升高后降低的趋势。当烧结温度为1400℃时,制备的WC-Co硬质合金样品具有优异的力学性能,抗弯强度2230 MPa、硬度22.78 GPa、断裂韧性11.9 MPa·m^(1/2)。

全球WC-Co硬质合金专利技术发展态势研究

WC-Co硬质合金的发展历程已有百年,在航空航天、新能源和半导体等领域中得到广泛应用。本文对WC-Co硬质合金全球专利的申请趋势、技术热点、技术流向和创新主体进行了分析。研究发现:WC-Co硬质合金领域的技术创新和专利申请正经历阶段性调整期;中国已成为全球最具吸引力的市场之一,国外创新主体在刀钻具和合金基体改进两大技术分支的在华专利布局上表现积极;全球创新主体重点关注的技术分支是合金基体改进;国外创新主体更加注重刀钻具相关技术的研发和专利申请,而中国创新主体更侧重于合金基体改进、粉体制备和合金制备等技术的研发和专利申请,在刀钻具方面的专利申请与国外存在较大差距;日美欧企业,如三菱公司、山特维克和肯纳金属等仍然保持行业领先地位;与国外龙头企业相比,国内创新主体的海外专利布局相对薄弱,缺乏足够的海外市场竞争力,协同创新水平有待提高。