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。     

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。     

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。     

Mo对Ni_3Al粘结金属陶瓷组织及性能的影响

采用粉末冶金工艺制备了不同Mo含量Ni_3Al粘结金属陶瓷,采用XRD,TEM和EDS等表征技术分析了其组织及成分.结果表明:金属陶瓷组织表现为芯/环结构硬质相颗粒分布在粘结相中,硬质相基本为黑芯-白环结构,而当Mo含量(质量分数)达到15%时,出现灰白色外环-亮白色内环-黑芯结构的硬质相颗粒;同时,随Mo含量的增加,硬质相颗粒明显细化;液相烧结过程中Mo趋向于在碳化物表面聚集析出,形成富Mo内环相.Ni_3Al粘结金属陶瓷力学性能分析表明:抗弯强度和硬度随Mo含量增加先增大后减小,在添加8%质量分数的Mo时达到最大值,分别为1 396 MPa和HRA91.0.     

Cr_3C_2含量对纳米WC-6Co复合粉烧结的影响

研究了不同Cr_3C_2添加量对纳米WC-6Co复合粉烧结的影响.结果表明:添加Cr_3C_2会细化晶粒,但过多的添加Cr_3C_2时,η相(缺碳相)会容易溶Co而分解,导致晶粒尺寸的粗化.随Cr_3C_2添加量的增加,硬质合金的孔隙率逐渐增加.当Cr_3C_2添加量为0.6wt.%,与未加Cr_3C_2材料的抗弯强度相比,抗弯强度提高约13%,材料的硬度可达到93.2HRA.随Cr_3C_2添加量的增加,硬质合金的断裂韧性逐渐降低.     

SiC对Ti(C,N)基金属陶瓷微观组织和性能的影响

分析了SiC添加量对真空烧结Ti(C,N)基金属陶瓷的微观组织、力学性能、耐腐蚀性能及耐磨性能的影响,采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及扫描电镜能谱仪(EDS)等表征技术分析了金属陶瓷组织及成分．结果表明：SiC的添加改变了金属陶瓷的微观组织,由黑芯-灰环结构演变为黑芯-白内环-灰外环,再演变为黑芯-白环;金属陶瓷的组织随着SiC的添加变得均匀,晶粒尺寸减小,力学性能先增强后减弱;含1.0%SiC的金属陶瓷具有最佳的综合力学性能,抗弯强度、硬度、断裂韧性分别达到2 020 MPa,90.5 HRA,12.2 MPa·m1/2;金属陶瓷的耐腐蚀性能随着SiC的添加不断降低,这归因于粘结相中合金元素含量的下降,白色环形相及富含W和Mo的白色颗粒的出现,以及孔洞的存在等;未添加SiC的金属陶瓷具有最好的耐腐蚀性能;金属陶瓷的耐磨性能的变化趋势与力学性能一样,先增强后减弱,含1.0%SiC的金属陶瓷具有最优的耐磨性能．     

硬质合金热处理和钴粘结相的转变温度

本工作证实WC-Co系硬质合金通过热处理可以提高其抗弯强度。所增加的抗弯强度决定于合金中钴的含量,钴含量越高的合金,其抗弯强度的增加重也就越多。主要是由于淬火热处理抑制了高温稳定的面心立方钴相转变成密排六方钴相。 本实验还采用差热分析仪测定了WC—Co系合金在加热过程中,密排六方钴相转变成面心立方钴相的相变温度。发现其相变温度随合金中钴含量的增加而升高,如YG8是742℃,YG15是770℃,YG20是821℃,这是由于高钴合金的粘结相在升温过程中有较高的钨含量。 本实验中还发现,烧结后低钴硬质合金要高于高钴硬质合金的粘结相中的钨含量,因为低钴硬质合金的烧结温度通常是高于高钴硬质合金,一般说来烧结温度越高,则粘结相中的钨含量也就越高,但当烧结态硬质合金再一次加热时,其钴结相中的钨含量要增加。所以淬火后高钴硬质合金的粘结相中的钨含量甚至比低钴硬质合金的粘结相中的还要高,这就是为什么钴粘结相由密度六方转变成面心立方的温度随硬质合金中钴含量的增加而提高。     

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。     

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.     

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Co,Ni和Mo对钛铁矿原位合成Al_2O_3-Ti(C,N)-Fe复合材料的影响

在钛铁矿原位反应合成Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料的基础上,添加Co,Ni和Mo来改善Al2O3-Ti(C,N)-Fe复合材料的性能。通过物相分析、扫描电镜和力学检测手段研究不同金属添加剂对合成产物物相、组织和性能的影响。研究结果表明:添加Co和Ni以后在烧结过程中分别形成了含Co和Ni的[Fe,Co]及[Fe,Ni]固溶相,材料的硬度有所降低,抗弯强度有所提高但提高的幅度不大。Mo的添加阻碍了Ti(C,N)相的长大,细化了Ti(C,N)晶粒;在烧结过程中生成的Mo2C包覆在Ti(C,N)相的周围,改善了Ti(C,N)相与Al2O3相和Fe相的润湿性,这同时导致了材料硬度和抗弯强度升高。当Mo添加量为8%时,烧结材料的力学性能最佳,抗弯强度和硬度分别为476 MPa和19.4 GPa。     

硬质合金YG8与D6A异种金属CO_2激光焊接接头组织和性能的研究

利用CO_2激光器对双金属带锯条齿部用硬质合金YG8及背部用超高强度钢D6A进行焊接,通过金相显微镜,扫描电镜(SEM),显微硬度仪,电子显微探针(EPMA)等手段研究了焊后硬质合金YG8与超高强度钢D6A焊接接头组织演变规律,焊接接头合金元素分布,以及不同焊接工艺对异种金属焊接接头组织及力学性能的影响.研究表明,随着焊接速度增大,焊缝中心区等轴晶增多,树枝晶减少,且靠近YG8侧熔合区的等轴晶更细小;各种工艺条件下焊接接头硬度均较母材高,且靠近YG8侧的熔合区的硬度要高于焊缝区的硬度.当焊接功率为3 960 W,焊接速度为9m/min时,焊接接头的性能优良,抗弯强度值达到349 MPa,达到双金属带锯条的焊接性能要求.     

碳纳米管增强硬质合金的制备及性能研究

为改善硬质合金中增强体碳纳米管（carbon nanotubes,CNTs）的团聚问题,采用化学镀Ni方法对CNTs进行表面改性,利用气压烧结工艺制备了WC-10Co-CNTs硬质合金和WC-10Co-CNTs/Ni硬质合金。对镀Ni前后CNTs的表面形貌、结构及成分进行了分析表征,并研究了CNTs和CNTs/Ni对硬质合金组织及性能的影响。结果表明,CNTs经化学镀改性处理后,表面包覆了致密的纳米Ni颗粒,团聚现象明显改善;在WC-10Co中添加CNTs或CNTs/Ni后可以有效地细化硬质合金的晶粒,降低孔隙率;和未添加的比较,添加质量分数0.1%的CNTs的硬质合金和添加质量分数0.1%的CNTs/Ni的硬质合金抗弯强度分别提高了17.5%和28.2%,热扩散系数分别提高了23.5%和42.8%。     

磁场淬火处理对硬质合金组织和性能的影响

采用X线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、金相(OM)、横向断裂强度、维氏硬度以及矫顽磁力测试等分析手段,研究YG6(WC-6%Co)及YN6(WC-6%Ni)合金在磁场淬火处理后的性能变化规律。研究的条件为:样品在(1 100±5)℃下保温20~25 min,在脉冲磁场强度2 T下淬火15 min后再(500±5)℃回火3 h;此外对YG6合金进行常规淬火比较。研究结果表明:磁场淬火可使YG6合金维氏硬度提高3%、横向断裂强度提高18%、冲击韧性提高24%、矫顽磁力提高25%;而YN6合金横向断裂强度提高5.9%,冲击韧性提高6.9%,维氏硬度和矫顽磁力无明显变化。磁场淬火使钴基硬质合金的黏结相中α-Co含量提高,W和C在黏结相中的固溶度增加,WC晶粒棱角趋于圆滑;同时,磁场引起钴基硬质合金中WC晶粒出现锯齿状形貌并偏转为有序方向排列,是合金性能改善的主要原因。     

添加剂铜在等离子喷涂WC-12Co涂层中的作用研究

以WC-12Co和Cu180粉末为热喷涂材料,采用等离子喷涂系统制备涂层,利用扫描电子显微镜和X射线衍射仪对添加铜的WC-12Co涂层的显微组织和相结构进行观察与分析,并使用MH-6维氏硬度仪测量涂层的显微硬度HV,研究添加铜对WC-12Co涂层微观组织、相组成和硬度的影响规律。结果表明：添加铜后,WC-12Co涂层的显微组织更加致密,但显微硬度降低;涂层主要成分是WC及其脱碳产物W2C以及铜的氧化物Cu2O、CuO,添加铜对WC的脱碳起到了一定的抑制作用;喷涂过程中铜具有很好的流动性,填充到涂层形成过程中颗粒间的孔隙,降低涂层孔隙率。     

ZrO2(3Y)增韧增强WC-20%Co金属陶瓷复合材料

采用热等静压真空烧结工艺制备了不同含量ZrO2(3Y)/WC-20%Co金属陶瓷复合材料.对复合材料进行了硬度、抗弯强度和冲击韧性等力学性能测试,用扫描电子显微镜(SEM)分析了微观组织及冲击断口成分,用X射线衍射定量分析计算了力学性能试验前后t→m相变量.实验表明:ZrO2(3Y)在WC-20%Co基体中呈球形,均匀分布在Co相和WC相中,该复合材料抗弯强度和冲击韧性明显提高,硬度指标提高不明显.     

Fe-RE稀土中间合金对TiC钢结硬质合金影响的研究

研究了Fe-RE中间合金的添加对TiC钢结硬质合金力学性能、显微组织的影响及其作用机理.结果表明,Fe-RE稀土中间合金可以减小液态铁表面张力、改善液相流动性与润湿性、细化晶粒、有效减小孔隙度从而获得高密度和较高硬度的TiC钢结硬质合金材料.     

碳对Cu-14Fe合金组织和性能的影响研究

采用真空熔炼制备了不同含碳量的Cu-14Fe-C合金,研究了碳对合金显微组织、力学性能和导电性能的影响规律,发现Cu-14Fe合金中添加C使第二相产生球化趋势,添加量达到0.7%时球化十分显著且尺寸明显增大;扫描电镜分析表明铸态Cu-14Fe-C合金中铁元素和碳元素主要分布在第二相中,基体中含量很少;随着碳含量逐渐增加,合金硬度不断提高,含量增加至0.7%时硬度开始略有下降;合金中碳含量为0.2%时,由于形成碳铁化合物,降低了铁元素在铜基体中的固溶度,使基体对电子的散射作用减弱,导电率提高到21.08IACS%,碳含量继续增加到0.7%,导电率又下降为16.74 IACS%。     

Fe-B合金对钢结硬质合金覆层材料影响的研究

以Fe-B合金的形式在钢结硬质合金覆层配料中添加适量的元素B和有机粘结剂PVB,球磨混合后制备成料浆,喷涂在Q235钢基体上,通过真空液相烧结技术制备钢结硬质合金覆层材料.烧结实验并测试考察Fe-B合金的添加对钢结硬质合金覆层材料烧结温度、力学性能以及显微结构的影响.结果表明,添加Fe-B合金后,有效地降低了覆层材料的烧结温度;覆层材料的硬度、抗弯强度有一定程度下降;覆层中硬质相颗粒细化,在粘结相分布更加均匀,覆层-钢基体界面区域形成了具有冶金镶嵌结构的过渡层.     

添加VC的TiB2-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。