WC-Ti(C,N)-Co硬质合金表面脱氮后的残余热应力分析

通过定义弹性约束因子和引进塑性约束因子,构造成分梯度硬质合金弹塑性本构方程,根据此方程,采用有限元方法对WC-Ti(C,N)-Co硬质合金脱氮处理后的残余应力分布进行分析。结果表明,WC-Ti(C,N)-Co硬质合金脱氮后从初始无应力的820℃下降到20℃时等效应力最大值出现在表面两相区钴含量最高的位置,从表面两相区到芯部出现很高的应力梯度。表面两相区有拉应力分布,向内逐渐过渡到压应力,两相区的最大静水拉应力约140MPa,而芯部的最大静水压应力为-120MPa。

Micro-FAST制备WC-TiC-Co硬质合金的性能和组织研究

将多物理场耦合活化烧结技术(Micro-FAST)和燃烧合成技术相结合,在WC-8Co原始粉末中加入一定量的Ti粉和C粉,通过原位合成了TiC,制备了尺寸为φ4 mm×4 mm的WC-TiC-Co微型圆柱硬质合金。研究了工艺参数对硬质合金性能和组织的影响。结果表明,WC-8Co-4Ti-2C和WC-8Co-6Ti的样品在成分检测中均检测出TiC相,同时还伴随着(W,Ti)C相的生成。WC-8Co-4Ti-2C和WC-8Co-6Ti的样品致密度随着烧结温度的增加而增加,最高可达到96.82%;同时,试样的微观孔隙减少。显微硬度及断裂韧性均随烧结温度的增加而减小,显微硬度最高可达1936.7 HV30,断裂韧性最高可达8.0270 MPa·m^(1/2),整体上WC-8Co-6Ti样品的力学性能要优于WC-8Co-4Ti-2C样品的。

X射线荧光光谱法测定WC-TiC中钨、钛的质量分数

采用X射线荧光光谱(XRF)法对WC-TiC中钨、钛的质量分数进行了测定。根据WC-TiC中钨、钛元素的荧光强度和含量所具有的对应关系,经过校正拟合出钨、钛元素的实际工作曲线。对WC-TiC中钨、钛元素的测定结果与化学结果吻合,相对标准偏差(RSD,n=10)均在0.07%以下,完全能够满足生产的需要。

WC-TiC-TaC-Co硬质合金表面SiO2陶瓷层的制备与表征

文章采用WC-TiC-TaC-Co硬质合金表面进行二氧化硅陶瓷的涂层,实验以WC-TiC-TaC-Co硬质合金粉末压胚为基体,分别采用含氢聚硅氧烷和二甲基硅油为Si源,通过含氢聚硅氧烷（HPSO）与二乙烯基苯（DVB）进行交联工艺、涂层工艺获得包覆膜和通过二甲基硅油,用二甲苯稀释得到不同粘性的溶液进行涂层工艺以一定的升温速率至1440℃、真空烧结而成。

MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜结构设计及其宽温域摩擦性能研究

目的探究环境温度对MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜摩擦磨损性能的影响,探讨并揭示薄膜在高温环境下的损伤机理。方法采用非平衡磁控溅射技术制备MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜,评价Ti、WC双功能组元以及纳米多层结构设计对薄膜表面形貌和微观结构的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、扫描探针显微镜(SPM)等表征手段对薄膜的晶体结构、表截面形貌以及表面粗糙度进行分析,利用原位纳米压痕仪对薄膜的力学性能进行评估,利用高温摩擦磨损试验机评价薄膜在不同温度环境(25~300℃)下的摩擦磨损性能,进一步通过激光共聚焦对磨痕和磨斑进行光学形貌分析,并利用能谱仪(EDS)和共聚焦显微拉曼光谱(Micro-Raman)对钢配副表面的摩擦转移膜进行成分分析。最终揭示MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜在不同温度下的磨损机理。结果MoS_(2)/Ti-WC纳米多层的结构设计可以诱导MoS_(2)(002)晶面的择优生长,获得表面平整光滑、结构致密的薄膜。相比于MoS_(2)/Ti薄膜,WC纳米层的引入,赋予薄膜更高的硬度和硬/弹比。MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜在潮湿空气中的平均摩擦因数为0.07,平均磨损率为6.14×10^(-7)mm^(3)/(N·m)。结论MoS_(2)/Ti-WC纳米多层薄膜在宽温域(100~300℃)内保持稳定的摩擦性能,这得益于薄膜纳米多层的结构设计、高的硬/弹比以及优异的抗氧化性能,同时在钢配副表面形成了连续且致密的转移膜。

添加纳米Ti(C,N)对粗晶WC-8Co硬质合金微观组织和力学性能的影响

将粒度为0.2μm的Ti(C,N)纳米粉末添加到粗晶WC-8Co硬质合金中,采用低压烧结技术制备了WC-xTi(C,N)-8Co系列硬质合金。利用XRD、SEM和EDS研究了添加纳米Ti(C,N)的硬质合金试样的物相组成和微观组织,并分析和讨论了合金的钴磁、矫顽磁力、洛氏硬度和抗弯强度等性能。结果表明,添加纳米Ti(C,N)烧结后的合金均出现了典型的Ti(C,N)芯-环结构,提高了硬质合金的硬度。然而,微量的Ti(C,N)添加会导致合金的力学性能下降,当添加量达到5%时,合金的综合力学性能最好,但当添加量达到15%以上时,基体出现脱碳相,导致合金的抗弯强度大幅下降。

适宜碳化钨含量提高Ti(C,N)-WC涂层耐磨耐蚀性

为了提高农机关键部件表面强度,采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了不同碳化钨WC含量的Ti(C,N)-WC金属陶瓷复合涂层。利用扫描电镜、X射线衍射仪、显微硬度计、摩擦磨损试验机、电化学工作站对复合涂层的形貌、物相及其耐磨耐蚀性进行了分析,并与Q235B钢进行了硬度、耐磨耐蚀性对比试验。结果表明:涂层组织主要由硬质相、包覆相、粘结相组成,涂层与基体呈冶金结合;在一定范围内,随着WC含量的增加,涂层的显微硬度及耐磨耐蚀性能都有所增强,当WC质量分数为12%时涂层的耐磨耐蚀性能最优,12%WC涂层与Q235B钢基体相比,涂层硬度提高了6倍,摩擦系数为基体的2/5,磨损量为基体的1/16;在5%H2SO4溶液中,12%WC涂层的腐蚀速率为Q235B钢的1/9,在3.5%NaCl溶液中,12%WC涂层的腐蚀速率为Q235B钢的1/4,涂层较基体有更好的耐磨性、耐蚀性,该研究以期为农机材料强化提供参考。

原位合成Ti(C,N)-WC/Ni60A基复合涂层显微结构及性能

针对农机作业中触土刀具易磨损、失效频繁、寿命低、消耗成本高等现状,研究开发了金属表面熔覆陶瓷涂层工艺。采用反应等离子熔覆技术,在Q235B钢表面制备了Ti(C,N)-WC增强Ni60A基复合陶瓷涂层。利用扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、显微硬度计、金相显微镜等对复合熔覆层的微观结构及强质硬化相的成分、组织、性能进行了分析。研究结果表明:预涂敷层中的钛(Ti)粉、石墨粉、氮化钛(TiN)粉在等离子熔覆过程中原位合成了颗粒状新生相Ti(C,N),且均匀弥散分布在熔覆层中,形成了主要由硬质相、包覆相、粘结相组成的芯-环结构;涂层平均硬度达HV0.51750,最高可达HV0.52040;涂层的磨损机理主要为磨粒磨损,与基体相比,有较好的硬度和耐磨性能,以期为农机刀具材料强化提供参考。

表面活性剂添加量对YT5牌号硬质合金微观结构和性能的影响

以YT5牌号硬质合金为研究对象,添加质量分数为0~0.15%的表面活性剂硬脂酸进行湿磨并烧结得到合金试样,通过对合金试样的显微结构观察、粒度分析以及物理力学性能检测,研究了表面活性剂添加量对YT5牌号硬质合金的微观结构及性能的影响。结果表明,合金试样的WC相、(Ti,W)C相平均晶粒尺寸随表面活性剂添加量的增加而降低;合金的矫顽磁力、硬度随表面活性剂添加量的增加而略有升高,表面活性剂添加量每增加0.04%,矫顽磁力提高0.2 kA/m;添加少量表面活性剂对YT5合金的密度、弯曲强度、钴磁、孔隙度无明显影响。

WC和Mo_2C添加对Ti(C,N)基金属陶瓷切削性能的影响

传统的Ti(C,N)基金属陶瓷刀具材料广泛采用Mo2C来改善粘结相对硬质相的润湿性,近年来Mo的价格不断上涨,寻找低成本金属代替Mo已成为Ti(C,N)基金属陶瓷的发展趋势。为了探讨WC代替Mo2C添加的可行性及其效果,研究了WC和Mo2C添加对Ti(C,N)基金属陶瓷切削性能的影响,采用电子扫描显微镜(SEM)观察刀具的磨损形貌,通过能谱分析(EDS)分析磨损表面的元素分布,并对刀具的主要磨损机理进行分析。实验结果表明,添加WC的金属陶瓷的切削长度和添加Mo2C的相当,将原始WC粉末粒度细化后,不仅切削长度显著增加,切屑也由带状缠乱型变为螺旋型,并且大大减少积屑瘤的形成,有利于切削的进行。切削磨损机理主要为扩散磨损和氧化磨损,伴有轻微的磨粒磨损。

氩弧熔覆原位自生Ti(C、N)-WC增强Ni60A复合涂层的研究

以Ni60A、TiC、TiN、WC、Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C、N)-WC增强镍基复合材料涂层.研究了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性.熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相、Ti(C、N)、WC和(Fe,Cr)xC等组成.涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍.显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低.基体Q235钢的磨损机制为黏着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损.

钛合金与WC-17Co涂层界面结合性能分析

采用超音速火焰喷涂技术在Ti-6Al-4V合金表面制备WC-17Co涂层,从显微形貌、界面氧化行为、裂纹扩展形式等方面系统分析了WC-17Co涂层与Ti-6Al-4V基体界面断裂失效原因,并利用四点弯曲法测量了WC-17Co与Ti-6Al-4V合金的平均断裂能量释放率.结果表明,热喷涂过程使Ti-6Al-4V的表面氧化相含量显著提高.氧化后Ti-6Al-4V的表面显微硬度达到322.4 HV,熔融粒子撞击到Ti-6Al-4V表面很难对基体造成明显的塑性变形,不能形成有效咬合,使得钛合金与WC-17Co涂层的结合性能偏低.

激光熔覆Ti基WC增强复合涂层的裂纹研究

研究了激光熔覆Ti基WC增强复合涂层的开裂行为。结果表明:涂层裂纹主要有熔覆层内的弥散穿晶裂纹,源于激光熔覆层边缘的粗大沿晶裂纹,WC颗粒上的扩展裂纹。开裂是由于熔覆层与金属基体两种材料之间极高的温度梯度,以及它们的熔点、热膨胀系数、弹性模量及导热系数等物理性能参数的差异很大所致。同时开裂倾向还受激光工艺参数、涂层合金粉的配比以及强化相的形状、大小等因素的影响。

WC和Mo_2C的添加对Ti(C,N)基金属陶瓷高温显微硬度的影响

基于WC与Mo_2C对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织优化和润湿性改善等方面具有相似的作用,研究了WC和Mo_2C的添加对Ti(C,N)基金属陶瓷在高温下显微硬度的影响。结果表明:随着温度的升高,添加WC和Mo_2C后金属陶瓷的高温显微硬度均呈下降趋势,在600~800℃范围内,添加WC后金属陶瓷的高温显微硬度略高于添加Mo_2C金属陶瓷的,当温度达到900℃时,两者的显微硬度几乎相同;随着温度的升高,两种金属陶瓷的压痕面积、平均压痕深度均逐渐增加;添加WC后金属陶瓷的高温真应变明显小于添加Mo_2C金属陶瓷的,但当温度达到900℃时,两种金属陶瓷的高温变形量接近。

氩弧熔覆原位合成Ti(C,N)-WC增强镍基表层复合材料的研究

以Ni60A粉、TiC粉、TiN粉、WC粉和Co粉为原料,在Q235钢的表面用氩弧熔覆原位合成技术制备了Ti(C,N)-WC增强镍基复合材料涂层。分析了涂层的显微组织、化学成分、硬度变化和摩擦磨损特性。研究结果表明:熔覆层组织主要由富Ni的γ(Ni,Fe)相,Ti(C,N),WC和(Fe,Cr);C等组成。与Q235钢基体相比,涂层的显微硬度和耐磨性分别是基体Q235钢的6.5倍和10倍。显微硬度由表及里呈先上升后下降的阶梯状趋势,到热影响区时又明显降低。基体Q235钢的磨损机制为粘着磨损和磨料磨损,而复合涂层的的磨损形式主要是磨屑充当第三体引起的磨粒磨损。

Ti(C,N)-xWC-Ni-Mo-C金属陶瓷组织的研究

采用粉末冶金工艺制备不同WC含量的Ti(C,N)-xWC-Ni-Mo-C金属陶瓷,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了Ti(C,N)-xWC-Ni-Mo-C金属陶瓷组织、断口形貌和裂纹扩展路径。结果表明:Ti(C,N)-xWC-Ni-Mo-C金属陶瓷除了有黑芯-灰壳组织,还有白芯-灰壳组织。随着WC含量的增加,晶粒有细化趋势,但当WC含量达到20%(质量分数)时,晶粒有所长大。材料断裂模式主要是沿晶断裂和穿晶断裂;在裂纹扩展过程中,产生裂纹桥接、裂纹偏转和微裂纹。

WC含量对Ti(C,N)基金属陶瓷抗热震性能的影响

采用真空烧结工艺制备了不同WC含量的Ti(C,N)基金属陶瓷。采用SEM分析材料的显微组织,并测试其室温力学性能,利用急冷-强度法研究了材料的抗热震性能。结果表明,金属陶瓷的热震残留强度急剧下降的临界温度随着WC含量的增加而升高;随着热循环次数的增加,其热震残留强度下降。

Ti添加对WC-Ni_(3)Al硬质合金微观组织与力学性能的影响

为提高WC-Ni_(3)Al硬质合金的力学性能,采用放电等离子烧结制备Ti掺杂的WC-Ni_(3)Al硬质合金,并研究不同Ti添加量对WC-Ni_(3)Al硬质合金微观组织和力学性能的影响。结果表明:Ti的添加减小WC-Ni_(3)Al块体样品中反应生成的少量Al_(2)O_(3)的尺寸,并且使Al_(2)O_(3)的分布更加均匀。一方面,小尺寸的Al_(2)O_(3)与原位生成的(Ti,W)C协同提高WC-Ni_(3)Al块体样品的硬度;另一方面,适量Ti的添加还提高WC-Ni_(3)Al硬质合金的断裂韧度,这是由于原位生成的(Ti,W)C与WC有较好的界面结合,增加对裂纹扩展的桥接与偏转作用。当添加3%(质量分数)的Ti时,WC-Ni_(3)Al硬质合金获得了优异的力学性能,硬度和断裂韧度分别为(19.29±0.18)GPa和(13.14±0.24)MPa·m^(1/2)。

Ti/Pb-WC复合镀电流密度对镀层性能的影响

为了寻找理想的电催化电极及减少制备工序,采用复合电沉积方法在钛基材上制备了Pb-WC镀层。采用SEM、电化学测试等对纯铅层及Pb-WC镀层的表面形貌、元素组成及电化学性能进行了对比研究,分析了电流密度对沉积速率以及镀液中WC浓度对镀层中WC含量的影响。结果表明:电流密度为4 A/dm2,镀液中WC的浓度为30 g/L时,镀层中WC含量最高;所得镀层成分均匀,相对于Pb镀层,Pb-WC复合镀层晶粒细小,平整光滑,显微组织均匀、致密,并且析氧电位有明显降低,具有作为阳极材料应用的价值。

温度对Ti/β-PbO_2-WC复合电极材料耐蚀性的影响

为解决传统锌电积用阳极材料存在的能耗高、污染大、机械强度低、易弯曲等缺陷,以钛为基体,使用WC颗粒掺杂改性,通过直流电镀法制备了Ti/β-PbO_2-WC复合电极。通过电化学Tafel曲线、阻抗谱和扫描电镜等考察了温度对电极表面形貌及耐腐蚀性能的影响。结果表明:改性复合电极主要成分为β-PbO_2及少量的WC,当电镀温度为60℃时,β-PbO_2镀层表面平整、晶粒分布均匀,形状规则,电极具有较小的自腐蚀电流密度和较大的电荷转移电阻,且弥散效应较小,耐蚀性良好。