热等静压法制取复合硬质合金轧辊

选用铁基复合材料作复合辊内层，采用热等静压扩散连接法将其复合到硬质合金外层，制得了近实物尺寸的复合硬质合金轧辊。考察了铁基复合材料内层的热等静压烧结组织和性能及复合辊内、外层界面结合情况。并对复合辊线切割时产生的裂纹作了分析。从而为热等静压法复合硬质合金轧辊的深入研究提供了实验基础。

用中间层为非活性金属FeNi/Cu的Si_3N_4陶瓷与Ni的扩散连接

采用非活性金属中间层FeNi/Cu在高、低真空条件下进行了Si3 N4 陶瓷与Ni的扩散连接 ,然后对部分接头进行了热等静压 (HIP)后处理 ,测定了连接接头的四点弯曲强度 ,用扫描电镜 (SEM)、电子探针 (EPMA)和X射线衍射仪 (XRD)对连接界面区域进行了分析。结果表明 ,采用非活性金属中间层扩散连接Si3 N4 陶瓷与Ni,在高真空和低真空条件下均能获得高强度连接 ,连接界面处没有形成Ni-Si化合物反应层 ,连接时间对接头强度的影响不明显。上述特征与用活性金属中间层连接时的情况截然不同。本文的连接方法有着重要的工程应用前景。

硬质合金与金属的热等静压扩散连接

研究了硬质合金与工业纯铁、Ａ３钢、４５＃钢、Ｔ１０钢等金属热等静压扩散连接时的界面复合特征。阐述了有害界面脆性相Ｆｅ３Ｗ３Ｃ的成因与控制方法。

硬质合金与钢的热等静压扩散连接

研究了硬质合金ＹＧ１５Ｃ与４５~＃碳钢的热等静压扩散连接工艺，探讨厂连接温度、压力、保温保压时间、中间夹层及其厚度和连接残余热应力等对接合强度的影响．结果表明：热等静压扩散连接强度强烈依赖于连接温度，受控于连接后因ＹＧ１５Ｃ与４５~＃钢热膨胀失配而产生的残余热应力。采用镍箔作中间夹层可有效地减小残余热应力对连接的影响，显著提高接合强度．

硬质合金与铁基复合材料热等静压扩散连接

以烧结态硬质合金和粉末态铁基复合材料为连接对象，研究了两种材料的热等静压扩散连接工艺，获得了直接连接接头和加镍作中间过渡层的间接连接接头，考察了接头的结合界面形貌、界面的元素扩散和界面结合强度。

表面毛化WC-Co硬质合金与铝的真空扩散连接

采用机械方法对WC-Co硬质合金表面进行焊前毛化加工,然后采用BNi2钎料对毛化后的硬质合金表面进行预涂覆处理,最终利用毛化凸台在铝中的压入及界面元素的扩散反应实现WC-Co硬质合金与铝的真空扩散连接.结果表明,接头界面结构为:Al/Al3Ni+Al3Ni2+Al5Co2/Co-Ni(s.s)/W-Co-Ni/WC-Co.随着预涂覆温度的升高,W-Co-Ni化合物相的体积增大,界面由平齐向不规则演变;随着扩散温度的提高,Al3Ni+Al3Ni2+Al5Co2层厚度增加.当工艺参数增加时,接头抗剪强度呈现出先升高后降低的变化趋势,特别是当预涂覆温度为1 050℃,扩散连接温度为575℃,保温时间为90 min时,接头室温抗剪强度达到最大值51 MPa,明显高于未毛化接头的抗剪强度.

硬质合金与球墨铸铁热等静压扩散连接的研究

用热等静压扩散连接法获得了硬质合金与球墨铸铁的直接连接接头和以镍箔为中间夹层的间接连接接头。采用金相、扫描电镜、显微硬度及电子探针显微分析等手段对结合界面区域的组织结构、显微硬度变化及元素扩散进行了研究。对直接连接和间接连接接头的接合强度进行了评估，并对接头断裂特性进行了分析。

热等静压技术和设备的应用与发展

在概述热等静压基本特点的基础上,对热等静压设备的结构和性能进行了分析,阐述了相关工艺在硬质合金、稀有难熔金属、特种陶瓷等材料生产中的主要应用,并展望了国内外热等静压技术的发展前景。

焊接时间对YG8/低碳钢扩散焊接头微观组织的影响

以真空扩散焊为手段,在扩散焊时间(30~90 min)下,对YG8硬质合金与低碳钢进行了焊接。使用光学显微镜、扫描电子显微镜对各试样接头进行了检测分析,对比分析了焊接时间对接头显微组织形貌和元素扩散的影响。实验结果表明,扩散焊接时间会影响钢晶粒和硬质合金颗粒的大小,并且对元素扩散也有显著影响;适当延长焊接时间,导致硬质合金和钢晶粒一定程度的长大,焊接接头结合面的间隙和孔洞减少;在焊接过程中,Co和Fe的扩散现象明显,在焊缝附近有富集,可能生成了Fe-Co固溶体。在焊接时间为60 min的试样中,钢基体中有WC颗粒的出现。

温度对Ni/Nb/Ni复合中间层连接YG20和42CrMo钢扩散层微观组织和抗拉强度的影响

以Ni/Nb/Ni作为复合中间层,采用固态真空扩散法分别于1150℃和1200℃下保温1 h连接YG20和42CrMo钢。利用扫描电镜、能谱仪、X射线微区衍射仪及力学试验机,对不同温度下的扩散层微观组织结构和抗拉强度进行了分析。试验结果表明:在YG20/Ni和Ni/42CrMo钢界面处形成了(γFe,Ni)和(Ni,Co)固溶体。碳原子从YG20与42CrMo钢两端向复合中间层扩散,并在扩散层形成碳化物。结合相图热力学计算的C-Ni-Nb等温截面和扩散层物相的实验表征,分析了复合中间层物相的形成机理,Ni/Nb界面处的物相依次为NbNi+NbC、NbC和NbNi。NbNi和NbC的热膨胀系数差异导致NbC易从NbNi基体中剥离,形成孔洞。随着连接温度由1150℃升高至1200℃,更多的NbC析出,导致孔洞量增加,使得基体的抗拉强度从40 MPa降低至24 MPa,且均以脆性模式在NbNi+NbC层失效。

Ni元素扩散行为对硬质合金/钢钎焊接头微观组织及力学性能的影响

采用不同质量分数的Ni元素的钎料对YG15硬质合金与35Cr Mo钢进行了钎焊,分别研究了Ni元素含量、钎焊温度以及超声作用等因素对钎焊接头微观组织与力学性能的影响。研究表明:钎焊温度为800℃时,随钎料中Ni元素的增加,界面处可获得连续的α-Cu固溶体层;当钎料中Ni元素质量分数为4.7%时,其接头剪切强度最高,为295 MPa;钎焊温度影响Ni元素的扩散行为,从而影响界面处贫Co区的宽度,在温度为730℃时,贫Co区宽度最小,接头剪切强度值最高,为350 MPa;施加超声可以增加贫Co区宽度,降低共晶组织含量,并使WC颗粒迁移进入钎缝金属。当超声时间为30 s时,贫Co区宽度为17.5μm,接头剪切强度为371 MPa,比无超声时接头强度提高6%。

工艺参数对无粘结相硬质合金性能的影响

无粘结相硬质合金是一种特殊的硬质合金,它不含金属粘结剂。本文着重论述了原始WC平均粒度、晶粒长大抑制剂加量、热等静压处理和烧结气氛等工艺参数对无粘结相硬质合金的性能的影响。

不同结合剂金刚石砂轮在硬质合金刀片磨削中的性能对比

本文采用树脂结合剂金刚石砂轮与金属结合剂金刚石砂轮分别加工WC-10%Co硬质合金数控刀片,研究了这两种结合剂的金刚石砂轮对工件尺寸精度一致性、表面粗糙度和磨削比的影响。实验结果表明相对于树脂结合剂金刚石砂轮,金属结合剂金刚石砂轮磨削的工件能达到同等水平的尺寸一致性、具有更高的表面粗糙度值和更高的磨削比。在尺寸精度一致性、粗糙度达到工件技术要求的基础上,具有更高磨削比的金属结合剂金刚石砂轮磨削硬质合金刀片中具成本优势。

(CoCrFeNi)_(100-x)Cu_(x)中间层对WC-10%Co硬质合金与42CrMo钢快速扩散连接的影响

本文将不同Cu含量的(CoCrFeNi)_(100-x)Cu_(x)高熵合金(x=10、20、30、40、50)作为中间层,利用放电等离子烧结对WC-10%Co(质量分数)硬质合金和42CrMo钢进行固相扩散焊,探究了高熵合金中间层成分对焊接接头界面组织特征、元素扩散行为及最终力学性能的影响。结果显示,各成分下硬质合金与高熵合金界面均无明显微孔和微裂纹,但高熵合金中间层与42CrMo钢界面普遍存在少量微孔,且低Cu含量(CoCrFeNi)_(90)Cu_(10)与42CrMo钢界面存在大量微孔和微裂纹。扩散焊后中间层出现了富Cu相和富Cr相,其中富Cu相在Cu的原子数分数减小到10%后基本消失,而富Cr相主要分布在界面附近,且Cu的原子数分数增加到50%时主要分布在贫Cu相边缘及内部。中间层元素(Co、Cr、Fe、Ni)在硬质合金中的扩散距离比硬质合金中W元素在中间层的扩散距离要远。相较而言,高熵合金中间层各元素与42CrMo钢之间的元素扩散距离基本相同。另外,在使用(CoCrFeNi)_(100-x)Cu_(x)高熵合金作为中间层时,焊接接头的抗拉强度随着中间层Cu含量的增加而明显增大,当Cu的原子数分数为40%时抗拉强度达到最大值507 MPa,随后继续增加Cu含量强度基本不变。