SPS预烧结制备超细晶梯度硬质合金

首先采用SPS预烧结和真空预烧结制备超细晶硬质合金,再经过梯度烧结使超细晶硬质合金表面形成梯度层,研究了不同预烧结方式对合金组织的影响,分析了预烧结后合金微观组织对超细晶硬质合金的梯度形成及晶粒生长的影响.结果表明,预烧结后合金的微观组织对梯度烧结后的梯度形成和晶粒生长有较大影响,经过SPS预烧结后的硬质合金进行梯度烧结后,可以获得梯度层厚度为 53μm,平均WC晶粒尺寸为0.3μm的超细晶梯度硬质合金.     

难熔金属梯度合金的进展

文中概述了双相结构梯度硬质合金(DP合金)的性能与结构特点以及研究现状;介绍了脱β层梯度合金形成的过程机理以及β相溶解模型;阐明了金属熔体渗透制备梯度合金的方法;介绍了硬质合金和金属陶瓷组合梯度材料强化机理和材料设计的理论基础,并介绍了近十年国内外难熔金属梯度材料的发展状况.     

梯度硬质合金表面的氮势控制

综述表面富立方相梯度硬质合金的制备工艺及影响因素,重点讨论合金成分、处理温度和氮气压力对合金表面氮势和微观结构的影响.实验表明,提高Ti含量和增加氮气压力,有利于表面梯度层形成;处理温度应根据合金成分来具体确定.     

梯度硬质合金表面的氮势控制

综述表面富立方相梯度硬质合金的制备工艺及影响因素,重点讨论合金成分、处理温度和氮气压力对合金表面氮势和微观结构的影响.实验表明,提高Ti含量和增加氮气压力,有利于表面梯度层形成;处理温度应根据合金成分来具体确定.     

梯度硬质合金的发展趋势

对梯度硬质合金的发展趋势进行综述.对其微观结构、使用性能及形成机理进行分析,并对表层富立方相梯度硬质合金进行相关研究.研究表明,表层富立方相梯度硬质合金以其特殊的结构和优异的性能将成为梯度硬质合金的最新发展方向.     

不同制备工艺对WC/Cu功能梯度材料性能的影响

遵循常规粉末冶金法,采用埋粉烧结和真空热压烧结两种工艺制备出三层WC/Cu功能梯度材料。研究结果表明:真空热压烧结工艺明显改善了Cu基体与WC颗粒之间的结合状况且材料的密度也得到了提高。还研究了WC体积分数对单层WC/Cu复合材料性能的影响,采用以上两种烧结工艺分别制备出两种不同WC体积分数的单WC/Cu复合材料试样,研究结果表明:在相同WC体积分数下,真空热压烧结明显提高了烧结体的电导率和硬度;另外,在同种烧结工艺情况下,烧结体的硬度随着WC体积分数的增加而增加,而材料的电导率随WC体积分数的增加而减小。     

基体的梯度结构对涂层硬质合金性能的影响

通过控制烧结气氛制备了均质和梯度结构的硬质合金基体，并用化学气相沉积制成涂层硬质合金及切削刀片。采用光学显微镜和扫描电镜观察，通过显微硬度抗弯测试和切削试验对均质基体和梯度基体的涂层硬质合金的组织特征与性能进行对比研究。研究结果表明，梯度结构的硬质合金基体可以提高涂层硬质合金的抗弯强度；相对于均质基体的涂层硬质合金刀片，梯度基体的涂层硬质合金刀片在保持耐磨性能的同时能显著提高抗冲击性能。基体涂层合金的组织结构及断口特征显示，梯度基体表层韧性区可阻碍裂纹的扩展。     

磁场烧结WC-Co系硬质合金的研究

匀强磁场中烧结硬质合金是粉末冶金工艺一项新技术.研究结果表明,该技术是提高硬质合金质量、改善合金组织结构有效的新方法.在磁场中烧结WC-10、6％Co合金,比之无磁场烧结,强度(σ_(vb)提高20％,孔隙度降至0.02％以下,WC结晶取向(系数)增加4倍,钴的β-Co(f.c.c)成份增加了10倍以上,宏观、微观组织结构发生明显变化.     

结构参数变化下梯度结构混凝土的抗压性能

为了分析梯度结构混凝土的保护层厚度、界面取向性及施工工艺对其抗压强度、破坏形式的影响规律, 进行了多组梯度结构混凝土试件的抗压强度试验。试验结果表明: 梯度结构混凝土抗压强度随保护层厚度的增加而增大; 与串联形式的梯度结构试件相比, 并联形式的抗压强度较小, 且失效始发于界面处;在界面处插捣可提高抗压强度, 并改变其破坏形式, 然而插捣过多及插捣时间延滞时, 提高幅度会降低。最后基于试验数据拟合,建立了保护层厚度与抗压性能之间的表达式,并从机理上解释界面处适当插捣增强层间结合的有效性。     

含表面梯度强化层的缺口样品疲劳起源寿命数值分析

以Tanaka和Mura的疲劳模型为基础,引入弹性应变能释放项,构建了新的适用于复杂载荷的疲劳模型.利用这一模型,结合表面梯度强化层的强度、模量和残余应力的梯度分布特征,对含表面梯度强化层的缺口样品的疲劳形核寿命分布及裂纹起源位置进行数值分析.分析结果表明:表面强化会增加样品的疲劳形核寿命,强化层厚度变化会改变裂纹形核位置.存在临界厚度,当强化层厚度小于临界厚度,裂纹形核于强化层与基体的界面;反之,形核于强化亚表层或表面.硬度比增加会导致临界厚度增加,过大的残余压应力会降低疲劳裂纹形核寿命.相同名义应力集中系数值(Kt)的样品在同一强化工艺处理后,其疲劳形核寿命和裂纹起源位置随样品缺口尺寸而改变.     

WC-Ti(C, N)-Co梯度硬质合金表面韧性区的形成机理

从动力学的角度分析WC—Ti（C，N）-Co硬质合金在液相烧结过程中表面韧性区的形成机理。借助金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和切削实验研究表面韧性区梯度硬质合金的微观结构和性能。研究结果表明：由于N原子与Ti原子之间强烈的热力学耦合作用，N原子和Ti原子在液相烧结过程中朝相反的方向迁移，在合金表面形成缺立方相碳化物的韧性区；与合金内部的WC晶粒相比，韧性区内WC晶粒度更细，晶体取向发生改变；刃口附近前、后刀面的表面韧性区的厚度呈现梯度变化；在合金内部存在环形相结构的立方碳化物；表面韧性区使合金的强度提高，使涂层刀片的抗冲击性能提高1.6倍。     

Effect of nitrogen introduction methods on the microstructure and properties of gradient cemented carbides

Gradient cemented carbides with the surface depleted in cubic phases were prepared following normal powder metallurgical procedures. Gradient zone formation and the influence of nitrogen introduction methods on the microstructure and performance of the alloys were investigated. The results show that the simple one-step vacuum sintering technique is doable for producing gradient cemented carbides. Gradient structure formation is attributed to the gradient in nitrogen activity during sintering, but is independent from nitrogen introduced methods. A uniform carbon distribution is found throughout the materials. Moreover, the transverse rupture strength of the cemented carbides can be increased by a gradient layer. Different nitrogen carriers give the alloys distinguishing microstructure and mechanical properties, and a gradient alloy with ultrafine-TiC_0.5N_0.5 is found optimal.     

Growth kinetics of cubic carbide free layers in graded cemented carbides

In order to reveal the formation mechanism of cubic carbide free layers (CCFL), graded cemented carbides with CCFL in the surface zone were fabricated by a one-step sintering procedure in vacuum, and the analysis on microstructure and element distribution were performed by scanning electron microscopy (SEM) and electron probe micro-analyzer (EPMA), respectively. A new physical model and kinetic equation were established based on experimental results. Being different from previous models, this model suggests that nitrogen diffusion outward is only considered as an induction factor, and the diffusion of titanium through liquid phase plays a dominative role. The driving force of diffusion is expressed as the differential value between nitrogen partial pressure and nitrogen equilibrium pressure essentially. Simulation results by the kinetic equation are in good agreement with experimental values, and the effect of process parameters on the growth kinetics of CCFL can also be explained reasonably by the current model.     

石墨烯对气压烧结WC-Co硬质合金性能的影响

为了减小氧化石墨烯（graphene oxide,GO）在WC-10Co硬质合金中的团聚以及高温液相烧结过程中Co对GO的溶蚀作用,通过化学镀的方式制备了改性氧化石墨烯（GO/Ni）,随后利用静电吸附以及机械搅拌两种方法分别制备了WC-10Co-GO复合粉体和WC-10Co-GO/Ni复合粉体。用扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）和透射电子显微镜(transmission electron microscope,TEM)对改性后的GO以及复合粉体进行微观形貌的表征。采用气压烧结工艺制备了WC-10Co、WC-10Co-GO和WC-10Co-GO/Ni硬质合金并研究了硬质合金的物理性能和力学性能。实验结果表明：随着GO和GO/Ni的加入,硬质合金的密度和洛氏硬度有了略微的降低;对比WC-10Co硬质合金,WC-10Co-GO和WC-10Co-GO/Ni硬质合金的横向断裂强度分别提升了35.2%和59.7%,其中GO/Ni作为作为基体增强相的效果最佳。     

ZrO2添加量对等离子放电烧结制备WC-6Co组织和性能的影响

以WC-6Co为主体原料，通过添加不同含量的ZrO₂作为烧结助剂，采用SPS烧结技术制备出性能出众的WC-6Co硬质合金，研究了ZrO₂烧结助剂对硬质合金显微组织及力学性能的影响规律.结果表明:随着ZrO₂添加量的增加，试样的显微组织更加致密，相对密度更大，硬度和断裂韧性也有一定程度的增加.并且，当添加ZrO₂的质量分数为3%时，试样的相对密度达到96.7%，维氏硬度增加到20.28kN·mm^-2，断裂韧性增长到12.7MPa·mm^1/2，综合性能最优.研究发现，ZrO₂可以通过促进离子的扩散和颗粒的重排促进烧结，最终使得材料的相对密度和性能均得到提升.     

高能球磨-热压烧结制备定向排布板状WC硬质合金

采用高能球磨辅助特殊的热压烧结工艺制取定向排布板状WC硬质合金,研究了烧结温度和球磨时间对板状WC晶粒形成及其定向排布的影响.研究结果表明:烧结温度越高,越有利于晶粒粗化,形成大块板状WC晶粒;高能球磨中引入的缺陷是促进WC晶粒长径比提高的主要原因;WC晶粒的均匀性、粒径和长径比是影响其定向排布的主要因素.制备定向排布板状WC硬质合金是同时提高硬质合金硬度和韧性的有效方法.     

Y2O3对再生 WC-8Co 硬质合金组织的影响

以锌熔回收WC-Co复合粉末为原料,采用常规硬质合金生产工艺制备出不同Y2O3含量的再生WC-8Co硬质合金。通过激光粒度分析、SEM及EDS等方法研究了粉末的粒度、再生合金的组织及Y2O3在再生合金中的分布。研究结果表明：Y2O3的添加量为0．4％时,Y2O3可以显著改善再生硬质合金的组织;当Y2O3添加量为1．5％时,其再生硬质合金发生了严重的Y2O3偏聚现象。Y2O3的添加量是影响再生WC-8Co硬质合金组织的重要因素。     

超细晶粒WC—Co硬质合金的收缩与晶粒长大

采用复合烧结工艺（真空烧结＋热等静压烧结）制备超细晶粒ＷＣ－Ｃｏ硬质合金,研究了烧结过程中的超细合金的收缩及晶粒长大行为。结果表明,在常规的固相烧结阶段,局部微区内的液相烧结使超细晶粒ＷＣ－Ｃｏ硬质合金的收缩及晶粒长大行为不同于普通晶粒硬质合金。在此阶段,ＷＣ晶粒出现较严重的早期晶粒长大现象,导致合金的收缩占总体收缩量的９０％以上。