烧结-热等静压法制取WC-Co系硬质合金

用真空烧结、后续热等静压 (HIP)和烧结 -热等静压方法制取 WC- Co系列硬质合金。通过对这 3种工艺制取的硬质合金的组织和性能的比较 ,证明了烧结 -热等静压工艺的优越性。此外还分析了烧结

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。

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。

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。

WC-Co硬质合金矫顽磁力与最高烧结温度关系的研究

从理论上分析了硬质合金矫顽磁力的影响因素,指出在高温工况和实际生产工况中,炉控片的矫顽磁力主要与最高烧结温度有关。用炉控片对PVA压力烧结炉的高温温度场进行了实验研究,并通过对实验数据的分析和处理,获得矫顽磁力与最高烧结温度的定量关系式。

WC-Co硬质合金的性能与成分和显微结构的关系

通过XRD相分析 ,SEM显微结构参数和磁性、密度与力学性能测试 ,探讨了两相WC Co硬质合金的断裂韧性KIC、抗弯强度σTRS、维氏硬度HV、比矫顽磁力HSC间及其同γ粘结相平均自由程λγ 间的定量实验关系。结果表明 ,随λγ 改变 ,KIC和σTRS与HV和HSC间具有反向相关的变化规律。提出了用磁性和密度测定值无损鉴定WC

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。

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。

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。

超细WC-Co硬质合金粉末的制备及其致密化研究

以超细碳化钨(WC)、氯化钴(CoCl2.6H2O)和柠檬酸钠(C6H5O7Na3.2H2O)为原料,水合肼(N2H4.H2O)为还原剂,使用液相还原法制备超细WC-Co硬质合金粉末,并通过低压烧结使其致密化,制得力学性能良好的WC-Co硬质合金。考察了反应体系温度对硬质合金粉包覆率、反应时间对包覆效果的影响,采用SEM、TEM、XRD等手段对硬质合金粉进行了表征,确定了制备超细WC-Co硬质合金粉的优化工艺条件,并对比了不同规格的WC-Co硬质合金烧结体的力学性能。结果表明,此方法制得的WC-Co硬质合金粉纯度高,粒径均匀,无团聚,低压烧结后所得硬质合金烧结体力学性能良好。

超细WC-Co硬质合金及其磨损性能研究

采用低温化学镀方法在超细WC颗粒表面进行金属钴包覆,烧结包覆后的复合粉体制备新型硬质合金NYG(WC-3%Co)。研究了超细WC-Co硬质合金的力学性能、断口形貌和显微结构,在销盘式磨损试验机上进行干滑动磨损实验。结果表明,在硬质合金烧结过程中,沿WC晶界均匀分布的金属钴不仅起粘结剂作用,也起抑制剂作用阻碍晶粒的长大;新型硬质合金的抗弯强度、断裂韧性、硬度和耐磨性能均得到较大提高;在干滑动摩擦条件下,新型WC-Co硬质合金的失效以塑性变形及细小碳化钨相颗粒脱落为特征。

WC-Co硬质合金的强韧化

从纳米WC粉末的制备,添加稀土元素,烧结工艺等多方面综述了硬质合金强韧化的主要途径。指出:使用纳米WC粉末,添加适量稀土元素,采用先进的烧结工艺是制备超细或纳米晶高性能硬质合金的有效方法。

添加粗晶WC对WC-Co硬质合金组织与力学性能的影响

以不同粒径WC粉、超细Co粉作为原料,通过低压烧结,制备添加粗晶WC的WC-Co硬质合金。采用XRD,SEM研究WC-Co硬质合金的物相组成及微观形貌,利用维氏硬度仪测试,计算合金的维氏硬度及断裂韧性。结果表明,由于粗晶WC的添加,裂纹在扩展过程中出现了明显的偏转,且穿晶断裂现象明显增多,对裂纹的扩展产生一定的阻力,使硬质合金的韧性提高。当添加的粗晶WC粒径为1μm时,合金的硬度由未添加粗晶WC时的1 930 HV降低至1 800 HV,断裂韧性由12.85 MPa·m1/2提高至15.05 MPa·m1/2,综合力学性能达到最佳平衡。

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。

纳米粉末溶解法制备粗晶WC-Co硬质合金

特粗晶硬质合金是一类发展中的先进矿业用硬质合金。采用纳米粉末溶解法制备特粗晶硬质合金,得到WC平均晶粒尺寸为8~9μm的特粗WC-Co硬质合金,研究发现纳米粉末可通过扩散机制控制小晶粒粗化。此方法不仅使WC平均晶粒尺寸增加,而且使WC-Co硬质合金的WC晶粒尺寸分布的均匀性得到提高;同时复杂形状晶粒明显减少,晶粒发育得到改善。

超细晶WC-Co硬质合金的发展及其应用

本文概括地综述了超细晶WC-Co硬质合金在制备工艺和检测技术等方面的发展情况,以汽车工业用刀具加工为实例,介绍了超细晶硬质合金的应用情况,并讨论了其发展前景。

粗晶WC-Co硬质合金强度和密度影响因素的变量搜索试验研究

采用粉末冶金气压烧结技术制备了粗晶WC-Co硬质合金,运用变量搜索试验设计研究了碳含量、烧结制度、钴含量、镍含量、球磨工艺参数对合金的抗弯强度和致密度的影响。研究表明,对抗弯强度影响程度的大小依次为:烧结制度与球磨球料比的交互作用,烧结制度与镍含量的交互作用,钴含量与球磨时间的交互作用,钴含量,碳含量与球磨时间的交互作用;对相对密度影响程度的大小依次为:钴含量,烧结制度与钴含量的交互作用,烧结制度,镍含量与球磨工艺参数的交互作用。

WC-Co硬质合金烧结过程渗硼机理

用高温X射线衍射装置通过由室温到 130 0℃连续升温过程中XRD分析探讨了WC 2 0Co硬质合金真空烧结过程渗硼的机理。结果表明 ,在真空烧结升温期间 ,WC Co合金压坯表面上预置的供硼剂B4C在 85 0℃以上分解出活性硼原子 ;除在压坯表面形成含硼化合物外 ,还向压坯内钴相中扩散固溶并形成不均匀分布的羽毛状W2 Co2 1 B6 化合物 ,渗硼层厚达 2 2mm ,WC Co硬质合金真空烧结过程有效渗硼的温度范围为 85 0～ 10 0

WC-Co类硬质合金的低周冲击疲劳性能研究

为研究WC-Co类硬质合金的冲击疲劳断裂机制和微观组织参数对其低周冲击疲劳性能的影响,对6种牌号不同WC晶粒尺寸及Co含量的硬质合金进行了冲击疲劳试验,并用扫描电子显微镜(SEM)观察冲击疲劳断口。结果表明:当硬质合金承受冲击加载时,裂纹从粉末冶金缺陷处萌生,萌生的裂纹与孔洞相互连接形成主裂纹,主裂纹快速扩展导致材料疲劳失效。Co含量越高的硬质合金其疲劳敏感性越强,冲击疲劳寿命越短;WC晶粒尺寸越大的硬质合金其冲击疲劳寿命越长。