低周冲击加载评价硬质合金韧性的研究

通过低周冲击试验方法研究了几种不同WC晶粒度及Co相含量的硬质合金冲击疲劳性能并对其韧性和增韧效果进行了初步评估.试验结果表明:当WC晶粒度一定时,硬质合金的低周冲击疲劳性能随Co含量增加而提高;而对于相同Co含量的硬质合金,6.5μm晶粒度合金耐冲击疲劳性要强于1.8μm晶粒度合金.与常规韧性指标相比,低周冲击疲劳性能更有效地反映了硬质合金韧性及增韧作用.     

硬质合金微区成份、组织结构、缺陷对合金性能影响以及合金最佳组织结构模型的研究

研究揭示了硬质合金热处理机理在于控制合金中钴相的固态相变、碳化物形貌及钴相中的析出物,确定了YG类硬质合金最佳淬火及回火工艺:淬火温度1250～1350℃,回火温度300～600℃,保温1～10小时,最好的淬火介质是机油,得到了性能良好的YG类热处理合金钎头,经现场使用证明比未热处理的寿命提高50～150％,φ150mm潜孔钻头寿命平均为600米/只,达到进口同类钻头水平,经初步试验证明经热处理的YW_2合金刀片,其耐用度比未热处理的提高6倍,为提高我国硬质合金质量开辟了一条新途径。 运用超过高压电镜等先进检测手段研究出添加Cr_3C_2二次抑制WC晶粒长大的机理,研制成性能优越的超细晶粒合金YS_2(YG10H);研究了矿用硬质合金球齿多冲断裂过程,发现部分WC—Co界面存在η相薄膜并阐明了其形成机理及消除方法;建立了YG11合金粘结相中WC的固溶度、体积分数和多冲寿命三者的经验公式;研究了硬质合金中     

铜对WC—Co和WC—Ni合金的影响

本文研究了铜对WC—Co和WC—Ni合金的影响。 研究表明:WC—Co合金中添加铜可以有效地提高合金的抗弯强度和冲击韧性。WC—15％Co合金中,添加0.5％Cu(重量)时,合金的抗弯强度较WC-15％Co合金提高10％以上。试验得出,WC—15％Co合金的冲击韧性随含铜量的增加而提高,铜添加量为1％(重量)时达最大值,较WC—15％Co合金提高15％。研究指出:WC—Co合金中加入铜后,能细化合金的碳化物晶粒。 研究表明:在WC—8％Ni合金中添加少量铜,可以明显提高合金的抗弯强度而合金硬度降低不大。添加量为1.3％Cu时,抗弯强度达最大值,较WC—8％Ni合金提高25％。研究结果还表明,在WC—8％Ni合金中,随含铜量的增加,合金晶粒渐趋均匀并细化。 试验得出:WC—8％Ni—Cu合金具有良好的耐酸耐蚀性。 研究结果还表明:在WC—Co和WC—Ni中添加铜后,不仅能提高合金性能,而且还能降低产品的成本。     

添加氧化镧WC-11Co-2.1TaC硬质合金的组织及性能

硬质合金的晶粒度和组织均匀性是制约其性能的关键因素。为了细化晶粒,改善组织,提高合金性能,采用粉末碳化、冷压烧结技术,以W、Co、Ta为原料,La_2O_3为添加剂,制备WC-11Co-2.1Ta C硬质合金,研究添加La_2O_3对硬质合金组织和力学性能的影响。结果表明:添加0.2%~0.4%La_2O_3可抑制WC-11Co-2.1Ta C硬质合金组织WC晶粒聚集生长,使组织均匀,WC相邻接度减小,WC/Co接触面积增大,提高抗弯强度;当La_2O_3添加量增加到0.6%时,合金组织偏聚,WC晶粒严重聚集生长,WC相邻接度增大,提高了硬质合金抵抗显微金刚石压头的刻入能力,增大了显微硬度。     

纯氧气氛下硬质合金及其原料的热稳定性

采用差热分析法研究了纯氧气氛下WC粉、Co粉、RE-Co预合金粉、WC-8Co硬质合金的热稳定性以及稀土对硬质合金热稳定性的影响.研究结果表明:费氏粒度分别为0.51μm和0.93μm的WC粉和Co粉分别在392℃和282℃就开始明显氧化,由于湿磨过程的活化作用与破碎作用,硬质合金混合料的热稳定性进一步降低,因此,在制备硬质合金混合料特别是超细硬质合金混合料的过程中对湿磨介质、混合料干燥方式与干燥温度等应进行严格选择与控制;在湿磨过程中,稀土以RE-Co预合金粉形式加入制备成含稀土的硬质合金,在混合料制备过程中RE-Co预合金粉不会发生明显氧化,其热稳定性与硬质合金基本原料WC粉和Co粉的热稳定性相当;稀土的添加量对WC-Co硬质合金的热稳定性影响不大,在合金中加入稀土不能使合金的明显氧化起始温度得到显著提高;在约700℃,WC-8Co硬质合金发生明显氧化,因此,WC-8Co硬质合金的实际使用温度应低于700℃.     

超音速火焰喷涂WC涂层替代电镀硬铬：疲劳和摩擦磨损性能

以WC涂层在飞机起落架的应用作为研究背景,对300 M超高强钢基体上电镀硬铬和超音速火焰喷涂WC-17Co和WC-10Co4Cr涂层的疲劳及与Al—Ni—Bronze合金的摩擦磨损性能进行了研究。结果表明,有WC涂层300 M钢的疲劳寿命与无涂层300 M钢的疲劳极限和过载下的疲劳寿命相当,WC涂层对300 M钢的疲劳寿命不会产生不良影响;而电镀硬铬使300 M钢的疲劳极限降低120 MPa,疲劳寿命则降低70 %～90 %。疲劳失效分析表明, WC涂层中的疲劳裂纹在界面上发生偏斜,转向沿界面扩展,因此对基体的疲劳寿命没有影响;而电镀硬铬中的的疲劳裂纹扩展到基体表面,显著降低基体的疲劳寿命。10#航空液压油润滑下涂层与Al—Ni—Bronze合金的摩擦磨损表明,与电镀硬铬对磨时,Al—Ni—Bronze合金发生明显的磨损,同时因质量转移而导致电镀硬铬的质量显著增加;而WC涂层仅略有失重,相应地Al—Ni—Bronze合金的失重仅为与电镀硬铬层磨损失重的1/50～1/100。WC涂层与Al—Ni—Bronze合金的磨损机理主要为磨粒磨损;电镀硬铬与Al—Ni—Bronze合金的磨损机理主要为黏着磨损。     

添加LaB_6对超细晶WC-Ni_3Al合金的组织与力学性能影响

通过球磨与低压烧结方法,制备超细晶WC-Ni3Al硬质合金。采用X线衍射、扫描电镜及力学性能测试方法,研究La B6掺杂对超细晶WC-Ni3Al合金的组织与力学性影响。研究结果表明:添加适量La B6可以提高烧结体的致密度和断裂韧性,减少WC颗粒的反常长大,抑制基体合金中的脱碳相Ni3W9C4的生成,但当加入过量的La B6后合金中出现另一种脱碳相Ni2W4C。在1 500℃烧结后,添加质量分数为0.096 7%La B6到WC-Ni3Al硬质合金中,合金的断裂韧性从13.1 MPa·m1/2提高到15.6 MPa·m1/2,而抗压缩强度达到3 500 MPa。     

WC—Ni硬质合金密封环

硬质合金密封环是机械密封中普遍采用的一种摩擦副材料。随着石油、化工行业和军工行业的迅速发展,对机械密封提出了更高的要求,如耐高温、耐腐蚀、防辐射以及在腐蚀介质中的抗颗粒磨损等。目前,WC—Co硬质合金已不能完全适应这些要求,而以Ni作为粘结相的WC—Ni硬质合金不仅耐磨性能良好,而且耐腐蚀、防辐射,并可以节约稀缺金属钴,降低合金的生产成本。     

含板状WC晶粒WC-10%Co硬质合金的组织和性能

采用板状WC单晶颗粒作为晶种制备含板状WC晶粒的WC-10%Co(质量分数)硬质合金,研究板状WC晶种的加入对WC-10%Co硬质合金显微组织和性能的影响。研究结果表明:加入板状晶种后,WC-10%Co合金中的WC晶粒具有明显的板状特征,且晶粒尺寸大于未加晶种的合金晶粒尺寸;少量晶种的加入对WC-10%Co合金密度无影响,而硬度和韧性都有所增加,特别是抗弯强度增加12.8%,断裂韧性提高46.9%。合金中WC晶粒形状的改变是硬度和韧性提高的主要因素。     

抑制硬质合金烧结中WC晶粒长大的研究

该文选择了VC和Cr3C2作为WC—Co硬质合金晶粒长大抑制剂，研究两种抑制剂加入量对合金组织、WC晶粒度和性能的影响以及抑制晶粒长大的机理．研究结果表明，VC和Cr3C2的加入十分有效地抑制了基体合金WC晶粒的长大，合金中的WC晶粒度随抑制剂加入量的增加而减小，可达到最小的WC晶粒度接近100nm,合金的硬度随抑制剂加入量增加而增加，但强度则下降。同时也会增加孔隙度，结果增加了脆性，降低了合金的强度．VC的有害影响比Cr3C2更大。     

WC-钢复合结构的D-B断口分析

采用扫描电镜研究了WC——钢复合结构的断口形态。试验用的合金为:WC 50％,C 0.25％,Cr 0.5％,Mo 0.25％。结果证实此类断口与普通复合材料的韧——脆性断口相似,而基体的断口与普通钢的断口相类似。很明显,断口中的大韧窝是以WC颗粒为中心的。有时在WC颗粒表面出现解理断口。通过试验发现裂纹扩展途径主要是沿着WC与基体的界面进行。通过不同的热处理,可以获得韧窝断口,准解理断口或撕裂型断口。为了提高此类合金的机械性能,改善基体的韧性与WC——钢界面的浸润性是十分重要的。     

热力交变作用下WC-12Co硬质合金变形机理

采用Gleeble 1500对WC-12Co硬质合金进行不同温度和应力场的压缩疲劳实验,测量疲劳前后合金硬度的变化,通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等手段观察其组织结构的变化并分析其变形失效机理.结果表明:随着实验温度与加载载荷的升高,WC-12Co合金硬度呈下降趋势,WC晶粒发生圆化,WC晶粒骨架的完整程度下降.WC-12Co合金的疲劳变形失效机理为:在较低变形温度和变形载荷下,塑性变形由WC相中的位错滑移和黏结相马氏体转变所提供,随着变形温度和变形载荷的升高,塑性变形则通过硬质相的层错运动和WC/WC的界面滑动形成黏结相条带来实现.     

基于局部法由示波冲击试验对断裂韧性的预测

研究了基于局部法由冲击试验对三点弯曲试样断裂韧性的预测。通过对X65管线钢韧脆转变温度下的示坡冲击及三点弯曲试验，得到示波冲击试验每个试样的能量-时间、载荷-时间、载荷点位移一时间的关系曲线和三点弯曲试验每个试样的断裂韧性值。利用有限元方法分析了示波冲击及三点弯曲试样裂纹尖端的应力场，通过自编程序求出示波冲击试样和三点弯曲试样的材料局部断裂参量，验证了临界成布尔应力符合局部法理论中的双参数成布尔分布，且证明了对本研究的两类试样，临界成布尔应力与试样尺寸和加载形式无关。基于局部法在脆性断裂条件下成功地实现了由示波冲击结果来预测三点弯曲试样的断裂韧性，不仅验证了局部法理论对X65管线钢的适用性，而且证明基于局部法可以通过冲击吸收功来预测和评价材料的断裂韧性。     

断裂韧性K_(1c)对WC-钢复合材料剥层磨损的影响

本文初步研究了WC-钢复合材料的断裂韧性K_(1C)对剥层磨损的影响。试验材料是GJW-50合金(WC50％,基体成份为50GrMo钢)。 实验结果表明:在高应力、滑动及润滑条件下WC-钢复合材料的磨损是裂纹扩展速率控制的剥层磨损。K_(1C)是影响磨损体积和磨损速率的重要力学性能因素。最后,根据实验结果,提出了一个依赖于材料表面硬度和断裂韧性的磨损公式。     

合金元素Mo、Cr_3C_2及C对WC-FeCoNi合金组织和性能的影响

本文详细研究了添加Mo、Cr_3C_2及C对WC-Fe/Co/Ni合金组织和性能的影响。本文也论述了通过热处理工艺的改变,改善了粘结相结构,从而提高了合金的性能。这种WC-Fe/Co/Ni硬质合金的综合质性能有可能优于WC-Co硬质合金。     

WC-Fe/Co/Ni硬质合金的研制

WC-Fe/Co/Ni硬质合金完全可用传统的硬质合金生产方法进行生产。本文通过实验着重说明选择Fe/Co/Ni合金作为硬质合金粘结相是完全可能的,效果是明显的,并且可以使合金的成本大大降低。同时,本文还论述了粘结相成分、粘结相含量及粘结相结构对合金性能的影响。     

空气冲旋钻头牙齿失效分析与新材料实验研究

针对目前空气冲旋钻头钻进中牙齿频繁断裂、脱落以及磨损严重,导致破岩效率低、使用寿命短等问题,采用纳米改型技术,在硬质合金中掺杂纳米Al₂O₃制备出Al₂O₃/WC Co纳米/微米复合材料,对其性能、组织结构进行分析,对其耐磨性、耐冲击性进行实验研究,结果表明：加入3%的纳米Al₂O₃并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al₂O₃/WC Co纳米/微米复合材料的组织结构、细化晶粒,复合材料的耐磨性和耐冲击性能得到大幅提高,较硬质合金YG8提高4～8倍。为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性。     

TiAl基合金断裂情况的研究现状及发展趋势

对TiAl基合金断裂情况的研究现状进行了论述 .从显微结构的控制提高其断裂韧性及其它性能 ,加载率、温度和环境对TiAl基合金的断裂及韧化机理的影响 ,变形和断裂行为 ,韧化机理和断裂机理的研究情况等五个方面对前人的工作进行了分析与比较 ,有助于对TiAl合金的变形与断裂 ,断裂过程及其韧化机理更进一步的理解 .同时进一步提出了TiAl基合金的断裂模型是什么 ,传统的COD法能否合理地测试TiAl合金的断裂韧性 ,用什么方法才能更好地评定此类合金的断裂韧性等需解决的问题 ,并对TiAl基合金发展趋势进行了初步的探讨 .     

yG13C硬质合金K_(IC)测试及分析

断裂力学分析及测试数据表明,采用山形缺口三点弯曲试样测定硬质合金断裂韧性的方法是可靠的,数据离散性小,试验可重复性强,并符合硬质合金组织结构—机械性能变化规律.     

WCoB金属陶瓷的制备及其性能研究

以WC、TiB2、Co粉末为原料,采用真空液相反应烧结技术制备WCoB金属陶瓷,并利用XRD、SEM和EDS对其微观形貌及相组成进行了表征。结果表明,WCoB金属陶瓷由WCoB、W2CoB2、TiC、Co2B和TiB2等相组成,其硬度为HRA84.4～92.2,合金密度为9.3～10.2g/cm3。随着钴含量的增加,烧结后WCoB金属陶瓷的合金密度和硬度值均有所下降,较高的烧结温度有利于晶粒细化。磨损试验发现WCoB金属陶瓷的耐磨性优于YG8硬质合金。