含复合碳化物的超细WC-Co硬质合金球磨成型工艺的研究

采用高能球磨法制备超细WC-Co复合粉末,并研究球磨方法(单独预磨法、湿磨开罐法)、球磨时间以及成型工艺(普通模压、冷等静压)对含复合碳化物的超细WC-Co硬质合金的组织和力学性能的影响。结果表明:相较于单独预磨法,利用湿磨开罐法得到的超细硬质合金组织均匀,晶粒细小,达到了超细硬质合金的要求,且复合碳化物分布基本均匀,合金综合物理力学性能更好。当采用湿磨开罐法时,随着球磨时间的延长,WC粉不断被破碎细化,得到的合金WC晶粒度逐渐降低,使得合金的硬度和矫顽磁力略有升高,但致密度、相对磁饱和强度和横向断裂强度降低。综合而言,对于湿磨开罐法,复合碳化物预磨时间以12 h为宜。相较于普通模压,经过冷等静压处理的含复式碳化物的超细WC-Co硬质合金的线收缩率更低,且硬度、密度和横向断裂强度均有小幅提高。

球磨时间对TiC高锰钢结硬质合金组织性能的影响

球磨工艺参数是影响TiC钢结硬质合金质量的重要因素。选取球磨时间作为研究对象,研究了球磨时间为20 h、24 h、28 h对TiC高锰钢结硬质合金组织和性能的影响,用于指导生产。结果表明,球磨时间由20 h增加至24 h、28 h以上,混合料粒径分布过600目的占比由44.51%增加至80%、83%,粒径分布更细,合金显微组织孔隙减少,抗弯强度由833 MPa增加至932 MPa、1 008 MPa;合金中的孔隙产生较多导致密度下降的原因是,烧结过程的氧化还原反应阶段产生CO、CO_(2)气体未能够及时排出烧结体。在实际生产中,可通过适当增加球磨时间,改善TiC高锰钢结硬质合金的组织,提高其性能,获得质量更高的产品。

球磨时间对制备超细YG6硬质合金组织性能的影响

在球磨转速、球料比、不同直径球配比等球磨工艺参数不变的情况下,采用高能球磨法分析了不同球磨时间对添加不同抑制剂的超细YG6硬质合金组织及性能的影响。研究表明:在超细YG6硬质合金不脱碳的情况下,与球磨24h相比,球磨48h制备的YG6硬质合金孔隙较少,晶粒粒径更均匀,综合性能更优异;球磨48h制备的YG6硬质合金在抗拉强度影响不大的情况下,添加稀土元素Y可改善合金脱碳现象。

抑制剂对超细WC-Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨、真空烧结工艺制备超细WC-Co硬质合金。研究了抑制剂的预磨时间对WC-10Co硬质合金粒度及烧结试样性能的影响。对比了相同抑制剂配比对Co含量不同的硬质合金性能的影响以及稀土对硬质合金性能的影响。结果表明:通过对晶粒长大抑制剂的预磨,其粒度明显细化。加入预磨时间为120 h的抑制剂,WC-10Co硬质合金的平均粒度为0.3μm,硬度达到92.1 HRA。相同抑制剂配比的硬质合金,硬度和致密度随Co含量的降低而增大。稀土氧化物Y2O3的加入,有利于改善硬质合金的性能。

碳含量对WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织和性能的影响

为探究碳含量对Co-Ni复合粘结相粗晶硬质合金组织与性能的影响,采用光学显微镜、洛氏硬度计、矫顽磁力计和钴磁测量仪研究了不同碳含量下WC-3Co-3Ni粗晶硬质合金组织结构与性能的变化规律。结果表明:随着球磨时间增加,合金的矫顽磁力增加,在球磨22 h时矫顽磁力达到最大值。随着碳含量增加,WC晶粒形貌表现为棱角更加分明,溶解-析出过程使WC晶粒变粗,抗弯强度升高,硬度降低。当延长球磨时间时,碳含量降低比碳含量增加所引起的合金硬度的增幅更大。

纳米稀土硬质合金原料粉末的制备及研究

采用高能球磨法制备出了用于生产纳米晶稀土硬质合金的原料粉末。通过XRD、SEM和DTA等分析检测手段,研究了该纳米WC-Co-RE粉末的结构、形貌和相的变化。结果表明:高能球磨45h,可获得晶粒尺寸约为8.45nm的WC-Co-RE粉末;微量稀土的加入,有利于粉末晶粒的细化;在25～45h范围内,随着高能球磨时间的延长,粉末晶粒尺寸的减小趋势符合直线变化规律,且掺稀土粉末的晶粒尺寸比未掺稀土粉末的晶粒尺寸减小一半;高能球磨25h,粉末中Co相的X射线衍射峰消失。高能球磨WC-Co-RE粉末的DTA曲线在597℃出现了一个尖锐的放热峰。高能球磨WC-Co-RE粉末固结之后,所制得合金的晶粒细小且机械性能较好。

WC硬质合金表面涂层摩擦磨损特性及其铣削性能研究

为了研究WC硬质合金表面氮化物涂层的摩擦磨损特性及其对刀具铣削性能的影响,采用物理气相沉积法(PVD)在WC硬质合金表面分别沉积了TiN、CrN和TiAlN 3种氮化物涂层。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、摩擦磨损试验机分析了WC硬质合金及3种氮化物涂层的组织和摩擦磨损性能。以45钢为被铣削材料,研究了WC硬质合金及3种氮化物涂层刀具的铣削性能。结果表明:氮化物涂层能有效提高WC硬质合金的表面硬度和耐磨性能,3种氮化物涂层中,TiAlN涂层的硬度最高,相比WC基体提高了26.5%,TiAlN涂层能显著提高WC硬质合金的耐磨性能,其磨损特征为较小的磨粒磨损和轻微氧化磨损。TiAlN涂层的高硬度和高耐磨性能更有利于铣削45钢,铣削过程中产生的氧化膜易覆盖在刀尖表面,起到保护刀具表面的作用,进而显著提高刀具的铣削性能。同时相比其他涂层,TiAlN涂层刀具后刀面的磨屑的黏附少,表现出较强的排屑能力,这对于提高刀具的铣削性能具有重要意义。

新型交错刃硬质合金立铣刀铣削碳纤维复合材料的研究

在分析碳纤维复合材料铣削缺陷形成机理的基础上,提出将硬质合金立铣刀的上、下切削刃交错设计的思路并研制了新型立铣刀。通过与普通硬质合金立铣刀铣削碳纤维复合材料的对比试验,评价了新型交错刃硬质合金立铣刀的切削性能。结果表明,新型硬质合金交错刃立铣刀可有效抑制碳纤维复合材料加工缺陷的产生,提高工件的表面质量,延长立铣刀的使用寿命,适合碳纤维复合材料的铣削加工。

超细晶WC-Co硬质合金制备工艺研究

以超细WC粉、Co粉为主要原料,采用低压烧结法制备超细晶WC-12Co硬质合金,研究球磨时间对超细晶硬质合金组织性能的影响。研究结果表明,随着球磨时间的延长,硬质合金密度变化不大,钴磁呈降低趋势,磁力、硬度与抗弯强度呈升高趋势,显微组织结构均表现为致密、均匀。球磨64h后的硬质合金硬度为1730 HV3,抗弯强度为5137 MPa。

不同工艺条件对WC-20%Co硬质合金性能的影响

采用高能球磨法制备WC-Co粉末,分别在低压和真空条件下制备WC-20%Co硬质合金,通过对合金性能的检测和金相组织的观察,研究了球磨时间和烧结工艺对硬质合金性能的影响。结果表明,球磨时间对硬质合金性能和组织结构有明显的影响;通过控制适当的球磨时间,可提高硬质合金的硬度和高韧性;通过调节工艺,真空烧结也可以提高合金的性能,低压烧结对粗颗粒WC为原料的合金的综合性能提高不明显。

高能球磨对WC-10Co硬质合金组织与性能的影响

采用三维混料及高能球磨工艺制备WC-10Co混合粉,通过压制烧结工艺制备WC-10Co硬质合金,用SEM、EDS和XRD测试分析硬质合金组织性能。结果表明,与混合工艺制备粉末相比,球磨工艺制备的粉末产生细化、变形及均匀包裹,粉末分布更均匀。制备硬质合金的组织主要由WC、钴、η相和γ相组成。球磨粉末在烧结过程中形成较均匀液相,可改善因三维混合粉末分布不均导致的钨和碳在钴中的过分溶解,抑制WC脱碳,并且较细的WC和钴颗粒使形核点显著增加,促使晶粒细化,硬度、抗弯强度增大。

热处理工艺对硬质合金刀具复合材料组织与性能的影响

使用不同工艺对硬质合金刀具复合材料进行了热处理,并进行了显微组织、力学性能和铣削性能的测试与分析。结果表明:热处理工艺对硬质合金刀具复合材料的显微组织、力学性能和铣削性能有明显影响。热处理有利于提高硬质合金刀具材料的力学性能和铣削性能,700℃×1 h+500℃×3 h等温热处理的效果更为显著。与未热处理的刀具相比,700℃×1 h+500℃×3 h等温热处理使抗弯强度增加14.1%、抗拉强度增加29.4%、铣削性能提高39.3%。

硬质合金面铣刀铣削0Cr13Ni5Mo不锈钢切削性能的试验研究

通过铣削 0Cr13Ni5Mo不锈钢的切削试验 ,对两种硬质合金面铣刀的切削寿命、卷屑和分屑效果、对工艺系统的动态影响等切削性能进行了分析研究 ,结果表明两种面铣刀在不同切削条件下具有不同的切削性能 。

涂层硬质合金铣刀组织性能研究

针对3种涂层硬质合金铣刀铣削性能差异,通过表面轮廓仪、接触角测量仪,表征涂层的表面状态和基体的硬度,洛氏硬度压痕法和Zeiss超景深三维显微镜表征涂层与基体的结合强度,扫描电镜(SEM)、能量分散光谱法(EDS)分析涂层表面-界面形貌、化学元素分布,铣削420模具钢实验表征切削性能,研究涂层刀具组织差异对切削性能的影响,为涂层选用提供实际和理论依据。结果表明:涂层铣刀铣削性能不仅与涂层种类和结合力相关,还与铣刀基体材料有关。涂层铣刀涂层种类较好,涂层结合力优异,基体脆性小,切削性能优异;涂层刀具涂层种类优异,涂层结合力一般,基体脆性小,切削性能良好;涂层刀具涂层种类优异,涂层结合力良好,基体脆性大,切削性能一般。

湿磨时间对低钴超细硬质合金硬度和抗弯强度的影响

为进一步提升低钴含量6%(质量分数)超细硬质合金的质量和生产稳定性,本文就超细硬质合金混合料生产工艺参数中湿磨时间对超细合金微观结构及其硬度和抗弯强度的影响进行了初步探讨。结果表明:对于生产低钴超细硬质合金来说,混合料长时间湿磨主要起混合均匀和活化作用,而对混合料粉末的破碎作用较小,但若湿磨时间过短(<60h),则容易在合金中形成微孔隙和钴池现象,而湿磨时间过长(>90h)又容易在合金中形成晶粒长大和夹粗现象,最终都影响到低钴超细硬质合金的硬度和抗弯强度。

湿磨时间对再生YG8硬质合金组织及性能的影响

通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射分析技术(XRD)等研究了不同的湿磨时间(分别为18 h、24 h、30 h和36 h)对YG8烧结硬质合金组织和性能的影响。结果表明:在5 MPa压力下1 723 K保温1 h烧结,湿磨时间为36 h,硬质合金合金综合性能最好:其密度为14.71 g/cm^3,HRA90.1,平均强度达3 560 MPa,钴磁7.2%,矫顽磁力15.8 kA/m。在一定范围内,随着湿磨时间的延长可使再生硬质合金强度分布的离散性降低。

特粗硬质合金制备工艺的开发

通过控制球磨时间,球料比及保持WC粉原有碳含量,采用结晶完整性好的WC粉开发出性能优异的特粗晶硬质合金。结果表明,采用结晶完整性好,费氏粒度为30μm的碳化钨粉末为原料制备合金,可以制备出WC晶粒度达到8μm,物理性能优异的WC-Co硬质合金。

研磨体形状对亚细晶硬质合金混合料研磨效率及合金性能的影响

针对亚细晶硬质合金,采用SEM、金相显微镜、硬度计等对合金物理、力学性能及金相组织进行检测分析和对比,研究了球磨过程合金球和合金棒作为研磨体对球磨混合料及合金性能的影响。结果表明:在相同实验条件下,用合金球作研磨体制备的合金,晶粒更细,研磨效率更高;采用合金棒作为研磨体,球磨时间延长4小时对提高合金性能没有明显作用,其球磨的效率仍低于合金球的球磨效率;对于亚细晶粒牌号,用合金球作研磨体制备的合金Co分布更均匀,合金棒不适合做混合料制备的研磨体。

球磨时间对再生料硬质合金性能的影响

研究分析了球磨时间对再生料硬质合金性能的影响。结果表明:再生料活性低,且存在Co相的团聚以及WC的聚集体,再生料需要保证一定的球磨时间;采用不同的球磨时间,再生料的烧结收缩率会不同。当再生料作为掺料时,需要控制球磨时间,才能达到与原生料同样的收缩率,但球磨时间对硬质合金硬度的影响较为轻微。

球磨时间、料浆料液比对WC-8%Co超粗晶硬质合金钴池与性能的影响

超粗晶硬质合金生产过程中容易产生钴池。采用喷雾干燥制粒工艺制备了WC-8%Co超粗晶硬质合金,研究球磨时间、料浆料液比对钴池及合金性能的影响。结果表明:延长球磨时间、增大料浆料液比均有利于消除超粗硬质合金中的钴池;在球磨时间12 h、料浆料液比8.95 kg/L条件下,制备的平均晶粒度为7.36μm的超粗硬质合金中未出现钴池,合金的磁力为3.8 kA/m,抗弯强度为1820 N/mm^(2);在球磨时间16 h、料浆料液比5.20 kg/L条件下,制备的平均晶粒度为5.37μm的超粗硬质合金中未见钴池,钴相分散更均匀,合金的磁力4.2 kA/m,抗弯强度为2230 N/mm^(2)。