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。     

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。     

纳米级碳化钨粉末的直接碳化制备

从WO3到WC的直接碳化反应一般遵从WO3→WO272→WO2→W→W2C→WC的顺序。细小的颗粒一般在直接碳化反应WO272→WO2的阶段产生，通过严格控制这个反应步骤可成功制得纳米WC粉末。大量的研究已证明，烧结碳化物的性能如硬度、强度主要受WC粉末粒子尺寸、Co含量及碳含量的影响。最细的工业级碳化物一般加入VC．Cr3C2，TaC来抑制晶粒的长大，烧结后可以获得晶粒约0．5μm的WC硬质合金。为了制备超硬的烧结碳化物，有必要开发纳米级WC粉末粒子及发展纳米WC粉末均匀分布的加工技术，     

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。     

超细硬质合金晶粒生长抑制剂VC、Cr_3C_2作用机理的研究

本文以液相复合-连续还原碳化方法制备的掺杂有VC和Cr3C2抑制剂的纳米复合WC-10Co粉末为原料,采用真空烧结+低压处理的工艺制备超细WC-10Co硬质合金,运用原子力显微镜(AFM)和场发射扫描电镜(FESEM)确定VC和Cr3C2抑制剂在硬质合金中的分布,讨论其抑制晶粒生长的机理。一部分VC、Cr3C2抑制剂吸附在WC晶粒表面形成30nm～50nm的沉淀物,降低WC晶粒的表面能;一部分VC、Cr3C2溶解在Co相中,降低WC在液相中的溶解度;其余VC、Cr3C2沉积在WC晶界,从而有效地抑制WC晶粒的长大。     

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。     

VC/Cr_3C_2添加剂对超细硬质合金组织及性能的影响(英文)

研究了VC/Cr3C2添加剂对WC-12Co超细硬质合金的显微组织、硬度和抗弯强度(TRS)的影响.结果表明,舍一定比例VC/Cr3C2添加剂的合金具有更均匀的微观组织和优异的力学性能.当添加剂含量(质量分数)为0.5%VC/0.2%Cr3C2时,1430℃烧结制备的WC-12Co超细硬质合金的抗弯强度达3786 MPa,硬度达91.7 HRA.VC添加剂对WC晶粒的连续长大和非连续长大的抑制作用比Cr3C2添加剂更有效.此外,当烧结温度较高时,VC/Cr3C2添加剂对WC晶粒长大的抑制效果更显著.VC和Cr3C2添加剂抑制WC晶粒长大的作用机理为:VC和Cr3C2添加剂降低了WC相在粘结相中的过饱和度,从而降低烧结温度下粘结相中WC相溶解-析出过程的驱动力,起到阻碍WC晶粒长大的作用.     

微量钴对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响

采用Cr3C2、VC掺杂超细WC为原料和无压真空烧结工艺,通过合金微观组织结构的观察与分析,研究了添加质量分数为0.3%的Co对无金属粘结相WC硬质合金烧结致密化与WC晶粒生长行为的影响。结果表明,微量Co的存在加速了WC的烧结致密化过程,与此同时也导致了WC晶粒明显的各向异性非连续晶粒长大。在上述研究基础上,提出了一种无金属粘结相WC硬质合金的低成本制备工艺,探讨了超细硬质合金中WC晶粒生长机制,提出了超细硬质合金的质量改进建议。     

立方碳化物和La添加剂对WC-Co合金中WC晶粒形貌以及合金硬度与韧性的影响(英文)

研究了立方碳化物 Cr3C2、VC 以及稀土 La 添加剂对 WC-Co 合金中 WC 晶粒形貌以及合金硬度与韧性的影响。为了强化烧结过程中 WC 晶粒生长的驱动力,采用具有高烧结活性的纳米 W 和纳米 C 为原料。为了获得合金中 WC 晶粒的三维形貌,采用扫描电镜直接观察合金烧结体的自然表面。结果表明,合金添加剂对WC 晶粒形貌及其粒度分布特征以及合金的硬度与韧性有较大影响。由于均质三角棱柱形板状 WC 晶粒的形成,WC-10Co-0.6Cr3C2-0.06La2O3 合金具有极佳的硬度与韧性组合。讨论了合金中 WC 晶粒形貌的调控机制以及合金中 WC 晶粒形貌特征对合金性能的影响。     

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,…     

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．     

添加VC与Cr_3C_2对超细晶硬质合金烧结过程的影响

系统研究晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2对WC-8%Co超细晶硬质合金烧结过程中收缩率、相变温度和晶粒长大的影响。研究表明,WC-8%Co超细晶硬质合金的烧结收缩和致密化过程主要发生在固相烧结阶段,在液相出现前,合金的致密化程度已达到95%。晶粒长大抑制剂VC和Cr3C2的加入,显著降低了超细晶硬质合金烧结过程中液相出现的温度,且不同程度地阻碍了WC-8%Co超细晶硬质合金烧结过程中致密化的进程和速度。与未加入晶粒长大抑制剂的合金相比,其致密化的进程大约延迟80℃。     

纳米WC—Co复合粉的烧结特征

对纳米 WC— Co复合粉的烧结特征以及怎样充分利用这一特征来控制合金晶粒长大进行了介绍。指出 ,由喷雾转化法生产的纳米 WC— Co复合粉是一种预合金粉 ,它的烧结应该属于超固相线液相烧结范畴。与传统的液相烧结相比 ,超固相线液相烧结时 ,合金的微观结构和性能对烧结温度、工艺参数及合金成分更为敏感 ,因此必须对这些参数进行严格控制     

TaC、Cr_3C_2对WC-Co硬质合金组织和性能的影响

研究了添加：TaC、Cr3C2对WC－10Co合金组织结构和性能影响，讨论了相关机理。结果表明，少量添加TaC（2－m％）、Cr3C2（0．44m％）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品界脆断比例增加，TaC－WC固溶体晶粒倾向于穿晶劈裂。工艺中控制TaC、Cr3C2添加量、确保WC～Cr3C2粉碳化完善以及同时添加TaC、Cr3C2对确保合金材质至关重要。     

抑制剂对WC-15wt%Co硬质合金性能的影响

研究了抑制剂的不同种类和添加量对WC-15wt%Co硬质合金性能的影响。添加抑制剂可以抑制烧结过程中的晶粒长大及非均匀长大,提高合金的各项性能。在原始WC粉末粒度较粗的合金中添加一定量的VC/Cr3C2,也可以制取WC晶粒度达到亚微米级的合金。     

纳米WC/Co经激光烧结后的晶粒再细化

采用激光烧结技术对纳米WC／Co,粉末进行了非平衡烧结的韧步研究,通过X射线衍射分析和透射电镜显微分析(TEM）,发现激光烧结不仅能够保持纳米WC／Co为纳米晶结构．还可望使纳米WC晶粒进一步细化。如原纳米尺寸平均为150nm的WC／Co,经一定功率密度的激光烧结后(激光功率为1000-1600W,扫描速度为2-2.5m/min),其晶粒平均尺寸变为30～45nm。     

共沉淀回收硬质合金的碳含量控制

本文揭示了共沉淀回收WC－Co复合粉末的特性，探讨了用这种回收粉末制备的再生硬质合金的碳含量控制．结果表明，该回收料的还原粉末中的Co以Co3W和Co7W6化合物形式存在，是导致再生合金中WC晶粒缺隐、不连续长大粗晶WC存在和出现η相的原因；采用适当工艺规范以真空烧结可有效地对再生硬质合金进行碳含量控制．     

WC-Mo_xC无金属粘结相硬质合金的热压致密化(英文)

采用1700°C、20MPa热压工艺,制备WC-6MoxC-0.47Cr3C2-0.28VC无金属粘结相硬质合金。采用X射线衍射技术分析合金的物相成分,采用扫描电镜与能谱仪对合金的微观组织结构特征进行分析。结果表明,在高温、高压固相烧结过程中,发生了WC中的W原子向MoxC中的大量固溶以及MoxC中的Mo原子向WC中的反向固溶,导致含Mo的WC基固溶体与含W的Mo2C基固溶体的形成。W、Mo原子之间的溶解-析出行为不存在明显的各向异性,没有导致合金晶粒的显著长大。并讨论了合金的固相烧结致密化机制。     

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。