用喷雾转化法制备的纳米晶粉末烧结的WC—10Co硬质合金的力学性能

研究了纳米晶WC－10Co硬质合金的力学性能和显著结构。这种纳米晶WC－10Co硬质合金粉末是将含有偏钨酸铵（AMT）和硝酸钴的溶液喷雾干燥制得的纳米晶前驱体粉末再经过还原和碳化制备的。直径约100nm的WC粉末与Co炽结相混合均匀，并在1毫乇压力和1375℃下进行烧结。为了与纳米晶料WC－10Co的显微结构和力学性能相比较，将直径范围为0．57－4μm的工业用WC粉末与Co粉混合，并在与纳米晶粉末相同的条件下进行烧结，在纳米晶WC－10Co硬质合金中加入不同量的TaC、Cr3C2和VC作为晶粒长大抑制剂。为研究WC－10Co硬质合金中Co粘结相的显微结构，以WC－10Co硬质合金烧结温度下制备了Co-W-C合金。WC－10Co硬质合金随着WC粒度的减小而增加的硬度因而符合霍尔－佩奇型关系式。WC－10Co硬质合金的断裂韧性随着Co粘结相的HCP（密排六方相）／FCC（面心六方相）比的增大（由于HCP／FCC相引起的）而提高。     

以镍和铁为粘结相的硬质合金中WC晶粒长大及其抑制

研究了在WC—10wt％Ni合金中添加(0～2)wt％的作抑制剂的碳化物(VC．Cr3C2，TaC，TiC和ZrC)，FSSS粒度为0．6μm的WC粉末(SEM平均粒度为0．351xm)的WC晶粒长大及抑制其长大的情况：在Ni粘结相硬质合金中，即使在抑制剂的添加量加大的情况下，合金的总碳对于WC晶粒长大仍是一个极其重要的因素：与低碳牌号相比，高碳合金的晶粒长大是非常显著的，这导致了硬度明显地降低：迄今为止VC被证明是WC—Ni硬质合金中最有效的晶粒长大抑制荆，紧接其后是TaC，Cr3C2，TiC和ZrC。硬度随添加量的增加而增加，但是达到最大值后硬度保持不变：在WC-Fe-(VC)合金上的试验表明在以Fe作粘结相的合金中，即使不添加抑制剂，WC的晶粒长大也会受到极其明显的限制：粘结相的化学性质极大地影响了WC晶粒的连续和不连续长大：其化学性质是由粘结相基体(Fe，C0，Ni)的性质、合金的总碳(这一点决定了粘结相基体的成分)以及抑制剂的添加量所决定的．     

超细WC—10Co硬质合金的显微结构与机械性能

本文对超细WC-10wt％Co-X硬质合金的机械性能进行了研究：通过喷雾干燥，用舍AMT和硝酸钴溶液来制取超细原始粉末，再用机械一化学工艺，将原始粉末还原和碳化成WC／Co粉末：直径大约为100nm的WC粉末与粘结剂Co均匀地混合，在n-已烷和球料比为5：1的条件下湿磨24小时，过后再干燥24小时，并在Imtorr压力下和1375℃二的温度下进行烧结：为了比较超细硬质合金的显微结构与机械性能，将直径为0．57μm～4μm的WC粉末与Co粉末进行混合，随后在1mtorr压力下和1375℃二的温度下烧结：添加不同数量的TaC、Cr3C2、和VC晶粒长大抑制剂到WC-10wt％Co超细硬质合金中，发现烧结后超细硬质合金中的Co相在WC晶粒的边缘快速产生：Hall-Petch类型关系说明WC—10wt％Co硬质合金的硬度是随着WC晶粒度的下降而增加，而抗弯强度则取决于Co粘结相中的溶解度。     

WC-Ni和WC-Fe硬质合金中WC晶粒的长大及长大抑制

研究了WC-10wt%Ni硬质合金中WC晶粒长大行为,以及加入(0~2)wt%的碳化物抑制剂(VC,Cr3C2,TaC,TiC和ZrC)对晶粒长大的抑制作用。合金总碳含量是Ni粘结剂合金中WC晶粒长大的一个关键因素,即使添加大量抑制剂也是如此。与低碳合金比较,高碳合金中WC晶粒粗化更明显,从而使得硬度大大降低。VC是WC-Ni硬质合金最有效的晶粒长大抑制剂,随后依次是TaC,Cr3C2,TiC和ZrC。硬度随抑制剂的含量增加而升高,但是有一个最大值,一旦超过此最大值,抑制剂增加,硬度却大约相同。WC-Fe-VC硬质合金实验结果表明,在WC-Fe硬质合金中,即使未加抑制剂,…     

难熔金属碳化物Cr_3C_2、VC、WC、TaC、NbC及Ti(C、N)粉中硫的测定

研究了燃烧──—电导法测定金属陶瓷添加剂Cr3C2；VC；WC；TaC；NbC及Ti（C、N）粉中硫的测定条件，建立了分析方法．方法相对标准偏差5％左右，仪器的灵敏度为3X10－6，最低检测限为1ppm．     

超细晶硬质合金中VC／Cr3C2对晶粒长大的抑制作用及机理研究

研究了超细晶硬质合金VC／Cr3C2抑制剂作用及抑制机理。研究发现复合添加VC／Cr3C2可以有效抑制WC—10Co合金烧结过程中晶粒的连续长大，合金平均晶粒尺寸为0．5μm，具有较高TRS（横向断裂强度TransverseRuptureStrength）和硬度。TEM和EDS分析发现抑制剂元素的主要存在方式是溶解在粘结相中且分布均匀，未发现抑制剂元素偏聚和第二相析出，说明抑制机理在于抑制剂元素溶入粘结相Co后，显著降低W，C在Co中的溶解度，使液相烧结阶段WC晶粒的溶解一析出过程受到阻碍，从而抑制液相烧结阶段的晶粒连续长大。     

TaC含量对WC-9Co粗晶硬质合金显微组织和力学性能的影响（英文）

采用热等静压烧结和气淬工艺制备6种不同TaC含量的WC-9Co粗晶硬质合金。利用扫描电镜,能谱仪、X射线衍射等方法研究TaC含量对WC-9Co粗晶硬质合金显微组织、Co中Ta和W含量的影响,并对合金的力学性能进行测试和比较。结果表明:当TaC添加量为0.4%时,WC晶粒生长被明显抑制,WC-9Co的硬度和强度达到最大值,分别为HV 1124和2466 MPa。当TaC添加量超过0.6%时,WC晶粒不再进一步减小,合金显微组织中出现(W,Ta)C相;而且随着TaC含量的增加,合金的强度和韧性提高,同时Co中的(Ta+W)含量下降。这表明,对于具有正常WC+γ组织的粗晶WC-TaC-9Co合金,降低Co中的(Ta+W)含量有利于提高其力学性能。     

碳化钽的加入方式对合金结构和性能的影响研究

对TaC加入到合金中的方式进行了研究，结果表明，以固溶体形式加入的合金的WC相和TiC－TaC－WC相较之以单质（TaC）形式加入的合金的WC相和TiC－TaC－WC相有较粗的亚晶结构和较小的微观应变。与此相对应的是，合金亦具有较好的物理力学性能和较长的切削寿命。     

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。     

多元碳化物硬质合金

本文研究了含有6wt%与wt%钴和添加了碳化钽（TaC)和碳化钒（VC）的钨钴硬质合金（WC－Co)的结构和力学性能。TaC含量恒定为5wt％，而VC含量为0.4%wt%-10wt%。当VC含量没有超过其在固态钴粘结剂中的溶解极限时，硬质合金基体碳化物相呈现超细晶粒结构。碳化物晶粒度为0.2 μm-0.5μm含钴6wt%和10wt%的超细硬质合金的典型性能值如下：矫顽磁力（Hc)分别为417Oe和383Oe；维氏硬度（HV5）分别为1744kg/mm^2和1605kg/mm^2。     

超细硬质合金WC-8Co-0.8(Cr_3C_2/TaC)的组织与性能

以超细WC-8Co硬质合金为研究对象,混合添加晶粒长大抑制剂Cr3C2/TaC。结果表明,合金在添加0.8wt%Cr3C2/TaC时的TRS达到3675MPa,而在添加0.5wt%和1.0wt%Cr3C2/TaC时的TRS降到2120MPa;Cr3C2/TaC在很大程度上影响了合金烧结时的致密化,WC-8Co-0.8wt%(Cr3C2/TaC)压坯在1400℃下完全致密化需要的烧结时间为60分钟;而同类普通WC-8Co-0.8wt%(Cr3C2/TaC)的压坯,由于没有超细粉末的高表面能,烧结60分钟后密度只能达到理论密度的98.8%;TaC和Cr3C2对W在γ相中的固溶度具有相反的作用。     

纳米硬质合金制备技术的研究

研究了 WC-Co纳米硬质合金的制备技术。采用强化球磨、添加晶粒长大抑制剂和低温加压烧结工艺 ,获得了 WC晶粒度接近 2 0 0 nm的硬质合金。研究了 VC和Cr3 C2 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 ,添加 VC和 Cr3 C2 晶粒长大抑制剂十分有效的抑制了晶粒的长大 ,合金中的 WC晶粒度随抑制剂加入量的增加而细化。但过多的抑制剂不仅会导致碳化物在 WC/Co晶界上大量析出 ,而且也会增加孔隙度 ,结果增加了合金脆性 ,降低了合金的强度 ,其有害影响 VC比 Cr3 C2 更大。采用加压烧结可消除合金中的孔隙提高合金的强度。     

复合添加Cr_3C_2/NbC对超细晶WC-10%Co硬质合金组织和性能的影响

采用真空烧结方式制备超细晶WC-10%Co硬质合金,研究了复合添加晶粒长大抑制剂Cr3C2/NbC对合金组织及性能的影响。结果表明:在1400℃烧结条件下,添加剂的组成为0.4%Cr3C2+0.3%NbC时(文中含量均为质量分数),合金具有最好的综合力学性能,抗弯强度可达1951MPa、硬度1615HV30;WC平均晶粒尺寸为490nm。经SEM观察并通过EDS发现,抑制剂Cr3C2/NbC固溶到粘结相Co中,改变界面能,限制WC晶粒的长大;同时,也会降低WC在粘结相Co中的溶解度,从而起到细化晶粒的作用。     

液相烧结纳米WC／Co合金晶粒长大的抑制

新一类晶粒长大抑制剂合金已被开发出来．它使得在液相烧结纳米相WC／Co粉末压坯时WC晶粒的粗化得到较好的控制。这一类新合金是所选择的抑制剂碳化物(VC或／和Cr3C2)和钴金属的固溶体。这种方法使抑制剂碳化物在纳米复合物材料中分散得非常均匀，从而保证了烧结时WC晶粒长大得到更加有效的控制。加有抑制剂相的富Co基体熔点的明显降低．有助干WC晶粒长大速度降低，另一个有利的且可能是决定性的因素是液相Co中形成了稳定的金属／非金属原子团，即W、V、Cr／C原子团。可以认为，这种原子团阻碍了W和C原子从一个晶粒向另一个毗连晶粒的液相迁移，从而进一步降低WC的长大速度。     

WC—Co合金的固态烧结

本文探讨了常规烧结和场助烧结时WC－Co合金的固态烧结行为。在常规烧结中,纳米和超细WC－Co合金的密度比粗晶及细晶合金增加得更快。在纳米／超细和粗WC－Co粉之间出现最大致密化速率的温度差别在50℃以上。添加晶粒长大抑制剂特别是Cr3C2也能阻滞固态阶段的致密化。在场助烧结中,在更低的固态烧结温度下,WC－Co合金就可获得比常规烧结更高的密度。常规和场助烧结之间密度的差别随温度的增高而降低。     

复合碳化物硬质合金

本文研究了含有6wt％与10wt％钴和添加了碳化钽(TaC)和碳化钒(VC)的钨钴硬质合金(WC—Co)的结构和机械性能。TaC含量恒定为5wt％，而VC含量范围为0．4wt％—10wt％。当VC的含量未超过其在固态钴粘结剂的溶解极限时，硬质合金基体碳化物相呈现超细晶粒结构。碳化物晶粒度为0．2μm～0．5μm。含6wt％和10wt％Co超细硬质合金的典型性能值为：矫顽磁力值Hc分别为4170e、3830e；维氏硬度值HV5分别为1744kg／mm^2、1605kg／mm^2。     

加钴超细WC粉加工工艺研究

以高钴含量（10％－15％wt）的、经注塑成型来制造复杂毛坯用的WC－Co热塑性喂料为例,评估了超细WC粉末的加工工艺性能。考察了VC、Cr3C2抑制剂和烧结温度对WC－（10％－15％wt）Co材料的显微组织、硬度和断裂韧性的影响。在最优化工艺条件下已生产出断裂韧性和硬度分别为10－13MPam^1/2和1500－1900kg/mm^2的高质量WC－Co材料。大致确定了用于粉末注塑成型（PIM）的、超细WC－6％Co热塑性喂料的临界粉末负载及流动性。模腔压力与所用筒动力（总压力）的关系图证明超细WC－Co喂料对于复杂几何形状压坯的制造具有足够的注塑性。     

WC—Co硬质合金中TaC,Cr3C2添加剂的作用机理

研究了添加剂ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃ２对ＷＣ－１０Ｃｏ合金组合结构和性能的影响及相关机理。结果表明，添加少量ＴａＣ（ｗ＝２％）、Ｃｒ３Ｃ２（ｗ＝０．４４％）可导致ＷＣ－１０Ｃｏ合金的ＷＣ晶粒明显细化、ＷＣ邻接度下降、γ相平均自由程减小，但强韧性有所下降；Ｃｒ３Ｃ２助长ＷＣ－１０Ｃｏ合金ＷＣ晶粒断续长大；ＴａＣ－ＷＣ固溶体耐碱蚀性差；合金断口中沿ＷＣ－ＷＣ晶界脆断比例增加，ＴａＣ－ＷＣ固溶体晶粒倾向于穿晶劈     

硬质合金再生利用现状

硬质合金是以难熔金属碳化物（WC、TiC、Cr2C3、TaC等）为基体，以铁族金属（Co、Ni、Fe）作黏结剂，用粉末冶金法制造的一种多相组合材料。     

添加钌、锇、铼的烧结硬质合金

研究了用钌、铼和锇合金化的WC－Co烧结硬质合金的结构和物理力学性能。查明，合金元素可在粘结剂中生成Co(Ru,W,C）、Co(Re,W,C）和Co(Os,W,C）固溶体，其显微硬度和弹性模量均高于Co(W,C）合金固溶体。钌、铼和锇可降低钴相的堆垛层错能，并可促进钴的立方晶型向六方晶型的多晶转变，从而引起粘结相弥散强化。在WC－Co合金中加入钌、铼和锇可提高其硬度、抗弯强度和抗压以及屈服点。列举了用贵金属合金化的WC－Co硬质合金在加工中合金和高合金钢时成功应用的实例。