Effect of VC and NbC additions on microstructure and properties of ultrafine WC-10Co cemented carbides

The nanocomposite WC-Co powders were prepared through planetary ball milling method.Effects of grain growth inhibitor addition and the vacuum sintering parameters on the microstructure and properties of ultrafine WC-10Co cemented carbides were investigated using X-ray diffractometer,scanning electron microscope and mechanical property tester.The results show that VC and NbC additions can refine the WC grains,decrease the volume fraction of Co3W3C phase in ultrafine WC-10Co cemented carbides,and increase the hardness and fracture toughness of the base alloys.After sintering for 60 min at 1 400℃,the average grain size and hardness of ultrafine-grained WC-10Co-1VC cemented carbide are 470 nm and HRA 91.5,respectively.The fracture toughness of cemented carbide WC-10Co-1NbC alloy is over 7 MN·m -3/2 .

WC–xVC复合粉的制备及高含量VC对WC–Co基硬质合金微观结构和力学性能的影响

采用两步碳热还原法合成了WC–xVC复合粉,并以此为原料通过真空烧结法制备了不同Co含量(6%和10%,质量分数)的WC–Co–VC硬质合金,研究了烧结温度(1420℃、1440℃和1460℃)对硬质合金致密化过程的影响,分析了Co和VC含量对WC晶粒尺寸以及硬质合金维氏硬度和断裂韧性的影响。结果表明,随着烧结温度的升高,合金的相对密度增大,当烧结温度为1460℃时,所有合金试样的相对密度均大于98.5%。此外,随着VC含量的增加,WC的平均晶粒尺寸减小,这导致样品的硬度提高,断裂韧性降低。当VC质量分数为6%时,WC–6Co硬质合金和WC–10Co硬质合金的硬度均达到最大值,分别为HV301941和HV301838。在烧结温度和VC含量一定的情况下,试样的断裂韧性随着Co含量的增加而增加,试样的硬度随着Co含量的增加而减小。

添加VC的TiB_2-Fe-Mo硬质合金

为满足刀具、模具和耐磨件等工具领域的需要,研制了新型TiB2基硬质合金.在TiB2 Fe Mo硬质合金中,利用常规硬质合金生产工艺,研究不同含量的VC对合金晶粒度和性能的影响.与未添加VC的试样相比,添加0.5%VC后,合金中超细TiB2晶粒由38.94%增加到59.39%;耐磨性提高了53.8%,抗氧化性提高了60%,800℃下抗弯强度比室温抗弯强度仅下降7.3%.表明适量添加VC可以使TiB2 Fe Mo硬质合金的耐磨性、高温强度和高温抗氧化性得到改善;可有效抑制晶粒长大,使硬质相颗粒均匀细化.

VC含量对WC-12%Co硬质合金性能的影响

VC晶粒长大抑制剂能有效抑制烧结过程中WC晶粒长大,从而获得高强度高硬度的超细硬质合金。采用传统粉末冶金制备了掺杂VC的WC-12%Co硬质合金材料,并研究不同VC含量(0.5%,1%,1.5%,2%)时对WC-12%Co硬质合金材料的性能的影响。通过密度测量、硬度测定、微观结构分析研究发现,添加0.5%VC时硬质合金材料的致密性最好,硬度最大,微观结构紧凑,材料内部缺陷少。

添加VC的WC—10%Ni无磁硬质合金的研究

在WC-10％Ni硬质合金中，采用常规硬质合金生产工艺，以不同的VC添加量进行了试验。加入适量的VC可以使合金在常温下由铁磁性变为顺磁性，同时硬度也有一定的提高，抗弯强度在VC加入量较少时（＜1.0％）基本维持不变。添加VC使合金发生磁性转变的机理，主要是VC溶入Ni中形成固溶体，扩大了Ni的晶格常数，减弱了电子间的交换作用。

超细晶WC-10Co-VC-NbC硬质合金的组织与性能

通过球磨与真空烧结方法,制备了含VC与NbC的超细晶WC-10Co硬质合金。采用X射线衍射、扫描电镜和硬度及断裂韧性测试,研究了微量VC与NbC对超细晶WC-10Co硬质合金的组织与性能影响。结果表明,添加微量VC与NbC,能明显提高基体合金的硬度与断裂韧性,降低硬质合金中WC晶粒的长大,WC的平均晶粒尺寸从673 nm降低至430 nm。同时也减少了烧结过程中Co3W3C相的形成。

VC的不同添加方式对WC-6%Ni（Cr3C20.9%）硬质合金组织的影响

本文研究了VC的不同添加方式对WC-6%Ni(0.9%Cr 3 C 2)合金组织的影响,分别是在WC碳化阶段添加和在混合料球磨阶段添加。结果表明在混合料球磨阶段添加VC的样品烧结后表面出现麻面,实际是Ni聚集同时伴随Cr、V的偏析,另外在该样品内部也存在较多显微孔隙。

含TaC和VC抑制剂的WC-10%Co纳米粉末的烧结性能(英文)

采用高能球磨法,在球料比为15时合成了WC-10%Co(质量分数)纳米复合材料。为抑制烧结过程中WC颗粒的长大,在粉末中添加TaC和VC作抑制剂。结果表明:由于抑制剂有效减小了WC晶粒尺寸,添加TaC能增加硬质合金的韧性,添加VC增加其硬度;对同时添加0.6%TaC和0.7%VC对材料的物理、力学性能的影响也进行研究。结果表明:WC-10%Co-0.6%TaC-0.7%VC 烧结样品的硬度达到了HV_301787,比没有抑制剂的样品高24%;断裂韧性达到8.7MPa·m1/2,比没有抑制剂的样品高35%;0.6%TaC和0.7%VC共同抑制了晶粒的长大,烧结后晶粒尺寸为3.8μm。

VC添加量对纳米晶硬质合金的制备及性能影响

以钨钴氧化物、炭黑和VC为原料,采用原位还原碳化法制备WC-Co复合粉末,将复合粉末进行放电等离子烧结致密化制备WC-Co硬质合金块体材料。研究了不同VC添加量的复合粉末和块体材料的相组成、显微组织和性能,结果表明:VC的添加量对复合粉末的相组成、合金的晶粒尺寸和性能具有重要的影响,原料中添加2.0%VC(质量分数)时可获得平均晶粒尺寸为101 nm,相组成仅为WC和Co且具有高硬度和良好韧性的硬质合金块体材料。

VC/Cr_3C_2及配碳量对WC-0.5Co超细硬质合金组织与性能的影响

以超细WC粉末和超细WC-6Co复合粉末为原料,添加VC/Cr3C2作为晶粒长大抑制剂,同时进行配碳,采用高能球磨和气压强化烧结制备晶粒度小于0.5μm的WC-0.5Co超细硬质合金,研究了不同VC/Cr3C2添加量及配碳量对其组织与性能的影响。结果表明:VC/Cr3C2有效抑制了烧结过程中WC晶粒的长大,显著提高了WC-0.5Co超细硬质合金的硬度。当VC/Cr3C2添加量为0.73%(质量分数,下同)时,合金的硬度(HV0.05)最高,达到32 658 MPa;同时一定的配碳量有利于控制合金中的脱碳,提高合金性能,当配碳量为0.2%时,WC-0.5Co-0.73VC/Cr3C2合金的综合力学性能最好,断裂韧性为6.935 MPa·m1/2,维氏硬度(HV0.05)为32 216 MPa。

铁镍比与VC对WC-15%(Fe,Ni)细晶硬质合金组织与力学性能的影响

利用OM、SEM、XRD进行微观组织与相组成分析,研究了铁镍比与VC对铁镍基硬质合金组织性能的影响规律。结果表明:添加质量分数0.5%的VC可显著提高合金硬度并细化组织,铁镍比越低,合金硬度提高幅度越大、组织细化效果越显著。当铁镍质量分数比为1∶5时,添加0.5%VC的合金硬度达91.5 HRA,WC平均晶粒度为0.6μm,相比于没有添加VC的合金,硬度增幅为4.7 HRA,WC晶粒尺寸降幅为2.4μm。当铁镍质量分数比小于1∶3时,VC的添加可提高合金抗弯强度,当铁镍质量分数比大于1∶3时,VC的添加反而降低合金抗弯强度。当合金中没有添加VC时,铁镍比的降低导致合金硬度下降,同时合金组织中的WC晶粒也明显粗化,这是由于WC在铁中的固溶度较小,铁含量的增加可有效抑制WC的溶解析出长大。当合金中添加VC时,铁镍比对合金硬度与晶粒度影响均较小,合金硬度均在91~92 HRA范围内,合金中WC平均晶粒度均为0.6μm。在合金抗弯强度方面,随着铁镍比的降低,有无添加VC的合金抗弯强度均整体呈先下降后上升的趋势,并分别在铁镍质量分数比1∶3与1∶2时达到峰值。综合来看,铁镍质量分数比1∶3,添加0.5%VC的合金具有最佳的综合性能,硬度达91HRA,抗弯强度达3590 MPa,晶粒度0.6μm。

VC和碳含量对超细晶硬质合金室温和高温性能的影响

以原位还原碳化技术制备的WC-8Co复合粉和VC粉末为原料,采用低压烧结技术制备出超细晶硬质合金。系统研究了VC添加量和复合粉中碳含量对硬质合金的相组成、显微组织、室温和高温力学性能的影响。结果表明:硬质合金的晶粒尺寸、硬度和断裂韧性主要受VC添加量的影响,且随VC添加量的增加呈单调变化;抗弯强度随VC添加量的变化趋势与碳含量有关;压缩强度随温度的变化呈现先降低后升高的趋势;当WC-Co复合粉的碳含量为5.60%-5.68%(质量分数)、VC添加量不超过0.5%时,可分别制备出室温抗弯强度为4482MPa和600℃下抗压缩强度为4914MPa的高综合性能的超细晶硬质合金。基于微观组织特征的分析,结合弹-塑性有限元模型对应力分布的模拟,对超细晶硬质合金力学性能的变化规律及影响机理进行了分析。

VC的氮化反应热力学与动力学分析及其实验验证

VC在含N_2气氛中的稳定性是含V超细WC制备工艺制订应该关注的一个重要问题。热力学与热重分析结果表明,在245~1 272℃温度范围内,在含N_2气氛中,VC会发生氮化反应;超过1 272℃后,在含C环境中,会发生VC氮化产物的脱氮和碳化反应。基于对热重分析曲线的解析,确定VC的氮化反应属于反应控制机制;在此基础上,建立了VC氮化反应速率与温度的关系方程。实验验证结果表明:在1 050℃氮化2 h后,VC粉末的氮化反应已趋稳定,原生态和2 h搅拌球磨活化态VC粉末氮化产物的化学式分别为V(C_(0.68),N_(0.32))和V(C_(0.54),N_(0.46))。

含VC的WC-10%Ni硬质合金无磁机理研究

在 WC- 10 % Ni合金中添加适量 VC会使合金在两相区高碳的情况下 ,从有磁性转变为无磁性。本文探讨了 VC使 WC- 10 %

V和Cr对超细WC-Co硬质合金Co粘结相成分与WC/Co界面组织结构的影响

采用粉末冶金法制备WC-30Co,WC-30Co-1VC和WC-30Co-1Cr3C2硬质合金（成分含量为质量分数,下同）,分别采用随炉冷却和水淬2种方式进行冷却,采用电子探针分析技术和高分辨率透射电镜,分析合金的Co相成分以及WC/Co界面结构,研究V和Cr元素对WC-30Co合金的Co粘结相成分与WC/Co界面结构的影响。结果表明：VC抑制晶粒长大的效果比Cr3C2更明显;在1 280~1 360℃下烧结时,V和Cr的添加可提高W在Co相中的固溶量,而在1 400℃烧结时,对W在Co相中的固溶量影响不大。水淬态合金的WC/Co界面发现层状的含Cr和V的析出相,且含V析出相的厚度明显大于含Cr析出相的厚度;可以推断界面析出相是在烧结过程而并非冷却过程中形成的;析出相的形成是Cr3C2和VC抑制WC晶粒长大的重要原因。

晶粒长大抑制剂对硬质合金性能的影响

系统研究了不同粒度和不同配比量的晶粒长大抑制剂Cr3C2和VC单独添加或复合添加时,对WC-10%Co超细硬质合金力学性能和显微组织的影响。研究结果表明,WC-10%Co超细硬质合金的硬度随着晶粒长大抑制剂加入量的增加而升高,而随着晶粒长大抑制剂粒度的细化,硬度的最大值则存在对应的抑制剂粒度点;复合添加抑制剂m(VC)∶m(Cr3C2)=3∶2左右时,所得成分为WC-10Co-0.6VC-0.4Cr3C2,合金的综合性能较好,抗弯强度可达2954MPa,硬度HRA为91.9。

添加不同抑制剂对细晶WC-6Co硬质合金组织和性能的影响

本文系统研究了添加不同配比的VC、Cr3C2、(Ta、Nb)C、TiC晶粒长大抑制剂对细晶WC-6Co硬质合金显微组织和性能的影响。研究结果表明,添加0.2%VC或0.2%VC与Cr3C2、(Ta、Nb)C、TiC抑制剂结合均可不同程度地细化合金晶粒,但由于这些抑制剂对Co相润湿性、流动性影响不同,导致合金的孔隙度也有所不同。在本试验条件下,在WC-6Co中加入0.2%VC对细化合金晶粒和降低孔隙度的效果最佳,使晶粒细化到0.5μm左右,因而其合金综合性能最好,洛氏硬度达93.1、抗弯强度1605 MPa、冲击韧性2.45J/cm2、断裂韧性13.71MPa·m1/2。

无磁硬质合金研究进展

论述了无磁硬质合金研究的重要性及进展情况,重点介绍了近期研究成功的添加VC生产无磁硬质合金。

晶粒长大抑制剂对WC-8%Co超细硬质合金性能的影响

系统研究了晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2于单独添加或复合添加时,对WC-8%Co超细硬质合金金相组织和力学性能的影响。研究表明,WC-8%Co超细硬质合金的硬度随着晶粒长大抑制剂加入量的增加而升高,而抗弯强度和断裂韧性的最大值则存在对应的抑制剂成分点。复合添加抑制剂VC和Cr3C2后,所得成分为WC-8%Co-0.2%VC-0.6%Cr3C2合金的综合性能较好,硬度HRA为92.9,抗弯强度可达4 370 MPa,断裂韧性KIC为9.1 MN.m-3/2。

碳化钒影响无磁硬质合金组织结构的机理研究

在WC-Ni无磁硬质合金中,利用常规硬质合金生产工艺,对不同的VC添加量进行了实验。结果表明,适量添加VC可以使合金的晶粒显著细化。本文采用线扫描、面分布等实验方法,对VC细化WC晶粒的机理进行了探讨。