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。

真空烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金组织和性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备WC-13(TiC+TaC)-8Co-1(VC+Cr3C2)硬质合金,研究了不同烧结温度对WC-TiC-TaC-Co硬质合金微观组织、力学性能和磁性能的影响。结果表明,提高烧结温度有利于提高合金的致密度,但是过高的烧结温度会导致晶粒长大,使合金致密度下降;合金的硬度、抗弯强度和矫顽力随着真空烧结温度的提高先增大后减小;相对磁饱和强度随着烧结温度的升高呈现下降的趋势;1 400℃烧结的合金综合性能较好,合金的相对密度99.6%、抗弯强度1 992 MPa,硬度92.3 HRA,矫顽力34.3 k A/m,相对磁饱和强度为76.5%。

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-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。

无钴基硬质合金在核级阀门中的应用分析

文中通过文献查阅、国外资料、国内分析报告及实地调研等方式,分析了核电用非钴基硬质合金研发与性能、研究现状、应用现状及存在的问题,提出开展核级无钴硬质合金密封面裂纹机理分析和加快核级无钴硬质合金堆焊材料国产化研发的建议。

Mo_(2)C添加量对YG6细晶硬质合金组织结构及性能的影响

采用传统粉末冶金方法制备了不同Mo_(2)C添加量的YG6细晶硬质合金。通过对合金显微结构的观察及物理力学性能的检测,研究了Mo_(2)C添加量对YG6细晶硬质合金组织结构及性能的影响。结果表明:随着Mo_(2)C添加量的增加,合金中WC晶粒度逐渐细化并趋于稳定。当合金中Mo_(2)C添加量超过3.5%时,Mo_(2)C对WC晶粒形貌具有球化作用。另外,添加Mo_(2)C会降低合金致密度,合金矫顽磁力随Mo_(2)C含量的增加而逐渐增加。Mo_(2)C添加量为5.0%时,合金综合力学性能最好,其硬度达92.7 HRA,抗弯强度为3 600 MPa,磨粒磨损值为0.81 cm^(3)/(10^(5)r)。

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。

切削镍基高温合金Ni、Fe、Cr原子在WC-Co硬质合金刀具中的扩散机制及对刀具性能的影响

在切削镍基高温合金过程中,采用第一性原理计算研究了Ni、Fe、Cr原子扩散进入WC-Co硬质合金刀具后对刀具所产生的影响,分析了刀具结合能、晶格畸变、电子性质、扩散过渡态、扩散系数、力学性质的变化。研究结果表明,原子在不同间隙位置的结合能都为负值,八面体间隙所引发的晶格畸变更低。Ni、Fe、Cr原子增强了硬质合金WC-Co的金属性,但不利于原子之间的成键,使其机械稳定性降低;三种原子扩散势垒分别为0.82、0.79、1.17 eV,扩散系数的大小关系为D Fe>D Ni>D Cr。实验结果与理论计算相吻合,且实验现象表明元素扩散导致刀具切削性能下降,易诱发刀具的磨粒磨损。

硬质合金材料加工研究进展

硬质合金材料具有硬度高、强度高、化学稳定性强、冲击韧性高以及耐磨性好等优异材料特性,是现代工业生产以及新技术开发等领域中具有良好发展前景的工具材料和结构材料。但硬质合金材料的高脆性、低断裂韧性等缺陷使得硬质合金的机械加工性能非常差,成为其发展的重大阻碍,并且硬质合金加工表面易产生裂纹和凹坑,使工件表面质量下降并且影响加工性能,是典型难加工材料。本文对硬质合金的分类、性能及切削加工特点进行分析,并对硬质合金材料的加工研究现状和各种加工工艺方法的优缺点、发展趋势、存在问题及其对硬质合金表面质量的影响进行研究总结,以期为精密高效加工硬质合金提供参考依据。

WC-Ni基硬质合金的基础研究进展

WC-Ni基硬质合金可应用在磁性材料成形模具和核主泵机械密封关键部件等极端工况领域。由于材料体系的本征特性,WC-Ni基硬质合金的高性能化和质量稳定性控制一直面临挑战。两相区碳窗口、固液转变温度、液相烧结过程中的润湿行为,以及合金组元在黏结相中的固溶特性,是硬质复合材料成分及其制备工艺设计的关键参数。本文以制备工艺体系最完善的WC-Co基硬质合金为参比对象,从上述4个方面对WC-Ni基硬质合金的本征特性及其研究进展进行综述,旨在强化对WC-Ni基硬质合金本征特性的理解,为高性能WC-Ni基硬质合金新材料高效开发提供参考。

滚轮毛刷钝化机对硬质合金刀片切削刃一致性的影响

常用的滚轮毛刷钝化设备在抛光钝化硬质合金刀片切削刃时存在切削刃圆弧半径及大小不均匀问题。文章基于滚轮毛刷钝化设备的工作原理,从毛刷运动及毛刷磨损两个方面分析造成硬质合金刀片切削刃钝化圆弧半径及大小不一致的原因,通过对设备运动方式进行数学建模,计算得知:产品进入毛刷和离开毛刷期间,产品自转的圈数不是整数,则会造成产品某一个角或者某一条切削刃加工时间更长;同时毛刷磨损的不确定性也会造成实际加工时间的差异,造成切削刃圆弧半径及大小不一致乃设备设计的缺陷,不可避免。

硬质合金六面顶顶锤研究进展

顶锤是超高压装置的关键部件和主要耗材,硬质合金材质以其高抗压、高刚度及优良的导热、导电性能成为顶锤的最佳材质。压机和合成腔体持续大型化,对顶锤质量及其使用又提出了更高的要求。文章综述了硬质合金顶锤相关研究进展。首先,从顶锤的材质设计、生产制造、产品后处理、新型微观结构方面,对顶锤材质与生产进行探讨,以提高顶锤质量;其次,从顶锤的几何参数与调整、受力与失效分析、新型外观尺寸入手,阐述优化顶锤尺寸设计,以改善顶锤的应力分布状态;最后,从去应力时效、过盈量、小斜面摩擦力、冷却水、叶蜡石尺寸等使用技术方面进行总结,以提高顶锤的使用寿命。

Mo添加对WC-Ni硬质合金微结构及性能的影响

采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和性能检测等方法研究了不同Mo添加量对WC-Ni-Mo硬质合金的WC粒度、硬度、摩擦磨损和耐腐蚀性能的影响。结果表明:在研究的成分范围内(w(Mo)=1.5%~2.0%),WC的平均晶粒尺寸基本不随Mo添加量的变化而变化;随Mo添加量的增加,WC-Ni-Mo硬质合金的硬度略微有所下降,而摩擦磨损性能得到提升。Mo质量分数为2%的WC-Ni-Mo硬质合金在酸性溶液中的耐腐蚀能力要高于Mo质量分数为1.5%的合金,并且具有更好的电化学稳定性。总体来看,WC-8.0%Ni-2.0%Mo合金的综合性能优于WC-8.5%Ni-1.5%Mo硬质合金。

WC-Ni基硬质合金微观结构和物理力学性能调控研究进展

WC-Ni基硬质合金用作磁性材料成形模具、核主泵机械密封关键部件以及磨蚀性服役工况耐磨零件独具优势。由于材料体系的本征特性,与WC-Co合金相比,在黏结金属含量相同和合金晶粒度相近条件下,WC-Ni基合金强度、硬度和韧性均明显较低,高性能化面临挑战。本文对WC-Ni三元合金和含其它合金组元WC-Ni基合金的微观结构和物理力学性能调控,以及含Ti板状晶WC-Ni基合金的研究进展进行综述,旨在奠定高性能WC-Ni基硬质合金新材料高效开发的基础。

干喷砂工艺对硬质合金刀片切削刃钝圆半径和粗糙度的影响

采用单因素法设计试验分别探讨了喷砂压力、喷砂时间对切削刃钝圆形状和刀片表面粗糙度的影响规律,分析并解释了其影响切削刃钝圆形状和表面粗糙度的原因。结果表明:随着喷砂压力的增加,切削刃钝圆半径呈近似线性增大;随着喷砂时间的增加,钝圆半径的增幅逐渐变缓,喷砂压力对钝圆半径的提升效果更明显。当喷砂压力达到0.28MPa时,切削刃粗糙度和前刀面粗糙度显著增加,而后刀面粗糙度受喷砂压力影响较小;在0.4~1min以内随着喷砂时间的增加,刀片切削刃和后刀面粗糙度都有所降低,前刀面粗糙度相对稳定。

高熵硬质合金WC-AlCo_(0.4)CrFeNi_(2.7)的制备及表征

以气雾化法制备的AlCo_(0.4)CrFeNi_(2.7)高熵合金粉末和碳化钨(WC)分别作为粘结相和硬质相,采用放电等离子烧结制备高熵硬质合金,研究了粘结相含量和烧结温度对硬质合金的微观结构和力学性能的影响。结果表明,粘结相占比为10%(质量分数)经1300℃烧结的高熵硬质合金具有最佳力学性能,硬度和断裂韧性分别为1575HV_(30)、9.2 MPa·m^(1/2)。相对于粘结相含量对合金性能的影响,烧结温度的影响效果更显著;两者分别通过影响WC晶粒大小、相对密度以及有害的脆性金属间化合物的生成来影响高熵硬质合金的力学性能。

钢结硬质合金与钢连接技术的研究现状

钢结硬质合金具有合金钢的优良力学性能和硬质合金的高耐磨性、高硬度的特点,具有良好的性价比,如何将钢结硬质合金与大型耐磨部件金属基体形成牢固的冶金结合,已成为提高设备整体耐磨性和使用寿命的技术关键,通过总结钢结硬质合金与钢的不同冶金结合形式、原理和特点,并概述了近年来国内外学者在此领域所取得的研究成果,具体介绍了镶铸、钎焊、扩散焊、激光焊、电弧焊等连接方法的研究现状,重点总结了这些连接方法的适用范围以及在使用过程中存在的问题,特别是钢结硬质合金与钢基体的界面结合情况进行了统计分析,最后,通过对现有技术的归纳总结,展望了未来实现钢结硬质合金与钢基体良好冶金结合的研究和发展方向.

WC-10CoCrFeMnNi高熵硬质合金微观组织及力学性能研究

利用机械合金化技术制备了等物质的量之比的CoCrFeMnNi高熵合金粉末,采用放电等离子烧结技术制备了WC-10CoCrFeMnNi硬质合金。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪、维氏硬度计和激光粒度分析仪等对高熵合金粉末和硬质合金进行微观组织与性能研究。结果表明,经80 h球磨获得纳米晶CoCrFeMnNi高熵合金粉末,其结构以BCC为主相、FCC为次相,平均粒径为1.4μm,且粒度分布较为集中。使用CoCrFeMnNi高熵合金为黏结相的硬质合金展现出了良好的力学性能,在1 250℃烧结的硬质合金拥有较好的综合力学性能,维氏硬度达到(1 452±18.95)HV_(30),断裂韧性达到(8.57±0.32)MPa·m^(1/2)。

WC-TiC-TaC-Co硬质合金中TaC含量对其显微组织和力学性能的影响

利用SEM、EDS、三点弯曲装置及硬度计等手段研究了TaC含量对WC-TiC-TaC-Co硬质合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,WC-TiC-TaC-Co硬质合金主要由3种相组成:WC相、(W, Ti, Ta)C相和γ相。随着TaC的质量分数从4.6%增加到7.3%,尺寸小于0.5μm的WC晶粒比例增加;尺寸大于1μm的复合碳化物(W, Ti, Ta)C晶粒比例增加,且均匀分散分布的(W, Ti, Ta)C开始聚集。合金的密度、硬度与断裂韧性均呈先下降后上升再下降的变化趋势;合金的抗弯强度呈先上升后下降的趋势。当TaC含量为6.3%时,合金的综合力学性能最佳:硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为1749 HV30、10.2 MPa·m1/2和2247 MPa。

机器学习辅助的WC-Co硬质合金硬度预测

硬度是硬质合金材料的一项典型代表性能,受多种因素的影响且各因素间常存在关联关系.本文旨在获得WC-Co硬质合金硬度的关键影响因素并实现硬度的高通量预测.建立了以硬质合金硬度为目标变量,以原料成分、烧结工艺和烧结体表征信息为特征的数据集;通过对特征的皮尔逊相关系数和SHAP分析,发现WC晶粒尺寸和Co含量对硬质合金硬度的影响最为显著.基于机器学习的支持向量机、多项式回归、梯度提升决策树、随机森林等算法,分别构建了硬质合金硬度预测模型.采用10折交叉验证方法对模型进行定量评估,结果表明梯度提升决策树算法模型具有最高的精度和较强的泛化能力,是最适合硬质合金硬度预测的机器学习方法.基于优选模型的高通量预测数据,采用多项式回归算法确定了硬质合金硬度与Co含量和WC晶粒尺寸之间的定量关系,预测准确率达到0.946.本研究为硬质合金性能的准确高效预测提供了数据驱动方法,可为高性能硬质合金材料的设计研发提供重要参考.