TiC含量对WC-TiC-TaC硬质合金材料微观组织及力学性能的影响（英文）

本研究采用真空热压烧结技术,在1600℃下制备了WC-TiC-TaC硬质合金材料,研究了TiC含量对其微观组织及力学性能的影响。结果表明,随着TiC含量的增多,硬质合金材料的晶粒显著增大。当TiC的含量从10wt%增加到25wt%时,硬质合金材料的硬度逐渐增大,最高可达19.81 GPa,这是由于TiC的硬度高于基体WC的硬度;与此同时,硬质合金材料的抗弯强度和断裂韧度逐渐减小。当TiC的含量为10wt%时,材料的抗弯强度有最大值,其值为1147.24 MPa,这是由于在材料内部形成了均匀、细小的晶粒组织;在此含量下,复合材料的增韧机理为细晶增韧、裂纹偏转、裂纹分支、裂纹桥接和韧窝增韧,其断裂韧度有最大值,为14.60 MPa·m^(1/2)。

微波烧结制备WC-TiC-Co硬质合金的组织和性能研究

以WC粉为基体,Co为粘结相,TiC颗粒为抑制剂,通过球磨、压制成型,微波烧结制备WC-TiC-Co硬质合金。结果表明,在1360℃微波烧结为液相烧结,Co与WC会发生反应生成η相(Co3W3C)。随TiC含量升高,合金的晶粒逐渐变得均匀细小,合金的相对密度、硬度和抗弯强度均先升高后下降,硬度在0.5%TiC时达到最高值,相对密度和抗弯强度在1.0%TiC时达到最高值。

硬质相成分对WC-TiC钢结硬质合金组织及力学性能的影响

以WC、TiC以及Fe粉为原料,通过改变WC-TiC钢结硬质合金的硬质相组成,研究合金组织及力学性能的变化特点。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和能量色散谱仪(EDS)等手段对制备的样品进行表征。结果表明,随着TiC/WC摩尔比值σ的增大,合金出现了明显的环形结构,晶粒先细化后粗化。TiC的添加降低了钢结硬质合金的密度和致密度,合金宏观硬度随σ值的增大而增大,当σ>1.2时,硬度值略有下降。合金的抗弯强度随σ值的增大呈先降低后升高再降低的趋势,当σ值在0.8~1.0范围时合金的综合力学性能最佳。

两种WC-TiC-TaC-Co硬质合金刀片失效原因的分析比较

A45和C5两种WC-TiC-TaC-Co硬质合金刀片在相同的使用过程中发生了不同程度的失效,通过对其化学成分、显微组织和硬度等性能的分析与比较,找到了C5刀片比A45刀片使用寿命短的原因。结果表明:三元硬质合金中加入过多TaC并不能起到抑制α相晶粒长大和提高综合性能的作用,反而可能导致材料脆性增加,从而引起C5刀片早期失效。

微波氮化烧结制备功能梯度WC-TiC-Co硬质合金及摩擦磨损性能研究

采用微波加热氮化烧结技术制备了功能梯度WC-15%TiC-6%Co硬质合金（MW-FGM-YT15）。通过扫描电镜、X射线衍射仪对试样的显微组织、相组成进行了观察,在往复式摩擦磨损试验机上,研究了在干摩擦条件下功能梯度硬质合金与合金钢GCr15对摩时的摩擦学性能,考察了摩擦速度和载荷对其摩擦磨损性能的影响。结果表明：采用微波氮化烧结处理,可快速制备功能梯度硬质合金,表面形成厚度12～19μm的层。在试验的载荷和转速范围内,随转速或载荷的增加,MW-FGM-YT15试样与YT15试样的摩擦系数均降低,但MW-FGM-YT15试样的摩擦系数低于YT15试样的摩擦系数。当F=100 N,v=800 r/min时,MW-FGM-YT15的摩擦系数μ约为0.235。

碳含量对WC-TiC-Co合金组织与性能的影响

先将由W、Co、C和TiC组成的混合粉末碳化,得到以η相为主相的粉末,补充碳黑后进行第二步碳化制备不同碳含量的WC-TiC-Co复合粉末,随后真空烧结成块体合金材料,研究碳含量w(C)对合金物相组成、WC晶粒尺寸与(Ti,W)C固溶体形貌以及合金力学性能的影响。结果表明,w(C)对WC-TiC-Co合金的物相组成和晶粒尺寸具有显著影响。缺碳时,合金中残留不规则形状的η相,并与WC相形成充分冶金结合,Co相分布在WC和(Ti,W)C相的界面处;适度富碳时,WC晶粒形状相对规则,WC和(Ti,W)C相尺寸增大,(Ti,W)C相与黏结相中的W含量增加。具有合适w(C)的WC-TiC-Co合金,硬度(HRA)为91.7,横向断裂强度为1678 MPa,断裂韧性为10.2 MPa·m1/2。

烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金性能的影响

采用不同温度下的低压烧结工艺制备WC-TiC-TaC-Co硬质合金。结合金相显微镜、XRD及SEM等分析测试手段,研究了烧结温度对合金的微观组织和性能的影响。结果表明,低压烧结工艺下形成了WC+(WC-TiC-TaC)+γ三相合金;合金在1475℃下获得最优的综合性能,其密度、维氏硬度、抗弯强度及断裂韧性分别为:12.94g/cm3、1843HV30、1707MPa、9.18MPa·m1/2。

WC-TiC-Ni硬质合金的制备与性能

以WC、(W,Ti)C和Ni粉末为主要原料,采用冷压?真空烧结法,制备WC-TiC-Ni硬质合金,研究Mo、Co等合金化元素的添加对合金显微组织力学性能的影响。采用扫描电子显微镜、三点抗弯曲、洛氏硬度等测试手段对烧结坯体致密化过程、显微组织演变及材料力学性能等进行表征。结果表明,通过技术控制,可制备出高致密度、良好力学性能的以Ni为粘结相的硬质合金材料。在此基础上,针对WC-6.5(W,Ti)C-10.0Ni,加入1.0%Mo进行合金化,在保持抗弯强度相当的基础上,可以使合金硬度由88.2HRA提高至88.4HRA;添加1.0%Co,可以同时提高合金的硬度和抗弯强度,合金硬度和强度分别达到88.6HRA和1656.7MPa。

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。

冷等静压成形及烧结温度对超细WC-TiC-Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备了平均粒度约为550nm的WC-5TiC-10Co超细粉体。研究了冷等静压成形及烧结温度对合金试样性能的影响。结果表明:超细粉体在280MPa、保压2m in的冷等静压条件下,压坯密度达到8.13g/cm3且趋于恒定。相同烧结温度下,冷等静压试样的性能优于普通压制试样;随着烧结温度的升高,合金试样的密度提高,硬度和抗弯强度先升高后降低;最佳烧结温度在1450℃左右,试样的密度达到12.08g/cm3,洛氏硬度(HRA)值高达93.6,抗弯强度达到1224MPa。

WC-TiC-Al_2O_3复合粉的制备

以铝粉、钨酸、钛酸和石墨粉为原材料,利用埋碳保护法铝热还原碳化合成WC-TiC-Al2O3复合粉。研究了温度对于生成WC-TiC-Al2O3复合粉的影响。结果表明,煅烧温度在1150℃时能合成WC-Al2O3粉,WC-Al2O3-TiC复合粉的合成温度在1350℃左右。

等离子熔覆高耐磨WC-TiC复合增强涂层研究

利用等离子熔覆技术制备WC和TiC复合增强的镍基涂层,通过XRD、SEM和EDS等分析测试方法对涂层的物相组成、显微结构和摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,基于WC、TiC和Ni60的比重互补,可以获得碳化物增强颗粒在上下部弥散均匀分布的WC-TiC/Ni涂层;WC和TiC在等离子熔覆高温熔池中均发生部分溶解,分解产生的W、Ti和C原位反应生成(Ti,W)C,通过异质形核和自发形核两种析出长大方式,分别形成核壳状和规则颗粒状的结晶形貌。WC-TiC/Ni涂层能起到明显的降低摩擦、减少磨损的作用,但其摩擦磨损性能受WC与TiC配比的影响,在两者重量总和为40%、比例为1∶1时,涂层的耐磨损性能最佳,磨损体积仅为基材的13.2%。

以高熵合金作黏结剂制备硬质合金的现状

自20世纪初问世以来,硬质合金一直是重要的工程材料。采用高熵合金替代Co作黏结剂能提高硬质合金的硬度和耐磨性并降低生产成本。综述了近年来采用高熵合金作黏结剂制备硬质合金的进展,包括制备以高熵合金作黏结剂的硬质合金的碳化物WC和TiC,放电等离子烧结、自蔓延高温合成、真空烧结和热压法等以高熵合金作黏结剂的硬质合金的制备工艺,以及用高熵合金黏结的硬质合金的力学性能、抗高温氧化性能、耐磨性能和耐蚀性能。

WC与钼质量比对TiC基金属陶瓷显微组织和性能的影响

制备了WC和钼总质量分数为8%,WC与钼质量比分别为1:4,2:3,3:2,4:1的TiC基金属陶瓷,研究了WC与钼质量比对试样显微组织和性能的影响。结果表明:不同WC与钼质量比试样中的硬质相均为芯-环结构,芯相主要为TiC,环相为(Ti,M)C(M为Mo,W,V);当WC与钼质量比大于1时,黏结相中原位析出(Ti,M)C纳米颗粒;随着WC与钼质量比增加,试样的抗弯强度、断裂韧度和硬度均先增大后减小,密度增加,当WC与钼质量比为3:2时,TiC基金属陶瓷的综合性能最佳,密度较高,硬度、抗弯强度、断裂韧度最大,分别为1546 HV,1200 MPa,6.61 MPa·m^(1/2);当WC与钼质量比小于1时,弯曲时试样中的硬质相发生穿晶断裂形成解理断面,黏结相发生撕裂变形形成粗糙断面;当WC与钼质量比大于1时,纳米颗粒从黏结相中拔出形成韧窝,WC与钼质量比越大,断口上的韧窝比例越少。

TiC质量分数对激光熔覆WC/Co复合涂层显微组织及性能的影响

利用激光熔覆技术,在H13基体上熔覆WC-TiC/Co复合涂层,采用SEM和EDS的等分析手段,分析了熔覆层截面微观组织.结果表明:TiC的加入,有效地改善了WC/Co复合涂层因熔覆粉末熔化不充分而导致熔覆层不连续的缺陷.熔覆层中强化粒子的质量分数随TiC的加入量而改变,当w(TiC)=10%时,熔覆层中有少量的硬质颗粒加入,强化作用不明显;当w(TiC)=20%时,熔覆层中增强颗粒数量增多,且硬质相从表层到结合区均匀分布,起到很好的强化作用;当w(TiC)=30%时,分散性差,熔覆颗粒团聚.熔覆层显微硬度值明显高于基体.

Ti6Al4V合金表面激光沉积复合涂层的组织和性能

为了增强Ti6Al4V钛合金的耐磨性,采用激光沉积制造方法在其表面上制备了以原位生成的TiC颗粒和直接添加的WC颗粒为增强相的耐磨涂层,观察了各涂层的微观组织,并测量了涂层的显微硬度和涂层在室温大气条件下的摩擦磨损性能。结果表明各涂层和基体呈现冶金结合,原位自生的TiC和部分熔化的WC颗粒均能够均匀弥散分布于基体上,由于增强相颗粒的弥散强化及激光沉积组织的细晶强化作用,基材的硬度和耐磨性均得到了提高。原位自生的TiC涂层比WC涂层硬度梯度分布平缓,但耐磨性稍差。

WC与TiC复合增强镍基涂层的组织和性能

利用等离子熔覆技术制备Ni基涂层,用直接加入的WC和原位合成的TiC复合增强,分析原料体系中(Ti+C)和WC的含量变化对涂层物相组成、微观组织、显微硬度和滑动摩擦磨损性能的影响。结果表明:WC在熔池中溶解,分解出W和C,W扩散进入原位生成的TiC中,形成(Ti,W)C固溶体,W的扩散不充分使(Ti,W)C呈现核壳结构。随原料中(Ti+C)含量的增多(0~20%)和WC相应含量的减少(40%~20%),WC溶解程度增大,(Ti,W)C颗粒形貌由八面体转变为椭圆形;(Ti,W)C生成量的增多使涂层上部硬度提高,WC聚集沉底现象的减弱使涂层下部硬度下降,与基材Q235之间形成较平稳的硬度梯度。涂层耐磨损性能显著优于基材,当(Ti+C)和WC的含量分别为10%和30%时,涂层的磨损体积为基材的8.33%。

激光熔覆WC-Ni/TiC涂层的组织和摩擦磨损性能研究

采用7kW横流CO2激光器，在H13钢表面激光熔覆制备了WC-Ni/TiC涂层。测量了熔覆层的显微硬度，用扫描电镜（SEM）观测熔覆层的显微结构以及磨损形貌并进行分析，对涂层的摩擦磨损性能进行研究。结果表明：纳米TiC通过弥散强化和细晶强化，提高了涂层的硬度和韧性，TiC含量为30%（质量分数）时涂层的平均硬度为HV1500。涂层耐磨性能是基体的8-15倍。

添加TiC和Cr_3C_2对超细WC-8Co硬质合金微观结构和性能的影响

在WC-8Co硬质合金中添加不同含量的TiC和Cr3C2,用X射线衍射、扫描电镜分析了添加微量的TiC与Cr3C2对WC-8Co硬质合金微观结构的影响,通过硬度和断裂韧性测试,研究了TiC与Cr3C2含量对材料力学性能的影响。实验结果表明:添加适量TiC和Cr3C2能使超细硬质合金中WC晶粒尺寸细小且晶粒分布更为均匀,微观结构得以优化,从而改善硬质合金力学性能。此外,添加微量TiC能起到细化WC晶粒的作用,提高合金硬度,而添加Cr3C2能够显著抑制硬质合金中硬脆Co6W6C相的形成,从而改善合金的断裂韧性。

激光熔覆多元复合硬质合金覆层中颗粒相的行为特征

通过对Co基WC－TiC－TaC多元复合硬质合金覆层中颗粒相的行为特征的研究表明，从激光熔覆层底部到顶部TiC颗粒呈梯度递增分布，并伴有一定的聚集长大现象；而WC，TaC出现碎化（熔化烧损）现象，且熔化烧损程度大干TiC．熔覆层中明显出现以TiC为黑色芯部，以（W，Ti，Ta）C复式碳化物为外围的包覆结构，且在熔覆层顶部最表层及熔覆层与基体结合区分别出现了在液相凝固过程中产生的含有W，Ti，Ta的“鱼骨状”