超粗晶硬质合金的显微结构和力学性能

以超粗碳化钨粉和球形钴粉为原料,通过真空液相烧结工艺制备钴含量分别为7%和10%(质量分数)的超粗晶硬质合金。利用光学显微镜和SEM观察并研究超粗晶硬质合金的显微结构;测定并计算材料力学性能与显微组织参量间的关系。结果表明:超粗晶硬质合金中WC晶粒呈圆角形或等轴形,分布均匀;临界裂纹长度与WC平均晶粒度相近,导致横向抗弯强度降低;圆角形WC晶粒和较大粘结相平均自由程的存在使裂纹产生偏转、分叉和不连续现象,提高了材料的断裂韧性。     

超粗晶WC-Co硬质合金的制备方法与机理及性能研究

采用加入球磨活化的细WC粉的方法,成功制备了WC截线晶粒度大于6.5μm的超粗晶硬质合金。对制备机理进行了分析,并对所制备超粗晶硬质合金的金相、热导率、断裂韧性和抗氧化性等进行测定。结果表明:活化细粉在固相烧结阶段全部消失,可以增加烧结活性并抑制超粗晶粒溶解、粒径减小;超粗晶硬质合金WC晶粒度分布窄,晶界平直;热导率和断裂韧性是同样钴含量为0.8μm WC-Co硬质合金的两倍以上,具有优良断裂韧性是由于其可以发生塑性变形;在超粗晶硬质合金中添加镍并不能显著提高抗氧化性。     

纳米材料在硬质合金中的应用

WC晶粒不断细化是硬质合金发展的一个重要特征。从硬质合金的纳米原料、纳米硬质合金、纳米材料助长或增强超粗晶硬质合金以及硬质合金的纳米涂层材料等4个方面论述了纳米材料在硬质合金中的应用,着重报道了中国在这些方面的优势。纳米粒径原料的制备是首要难题,1997年发明的“紫钨原位还原”技术利用传统工艺制备纳米、超细碳化钨粉末,碳化钨粉的粒径可小于20 nm。纳米硬质合金技术利用低压热等静压或热等静压,克服了烧结过程中 WC异常长大的难题,制备100～200 nm纳米硬质合金,抗弯强度在5000 MPa以上,使用性能优于亚微或超细晶硬质合金,已用于生产。利用“纳米颗粒溶解法”制备的超粗晶硬质合金晶粒度可达12μm;而含有纳米Co2 W4 C增强相的超粗晶硬质合金产品,使用寿命比普通合金产品提高了2～3倍。涂层材料纳米化,是硬质合金工具的一个发展方向,在耐磨性、硬度和抗裂纹扩展方面有明显优势,加工工件表面质量更好,工具使用寿命更长。     

中国超细晶硬质合金及原料制备技术进展

超细晶硬质合金是WC晶粒度≤0.5μm的硬质合金,这类合金具有高强度和高硬度的优异性能。目前由超细晶硬质合金制备的高效刀具已经广泛用于航空航天、核能、汽车、发电设备、新能源和电子通讯等现代制造业。主要对中国超细晶硬质合金原料(例如超细碳化钨粉、钴粉、复合粉)和超细晶硬质合金制备技术、性能及表征方法作了系统的阐述。最后对超细晶硬质合金制备技术进行了展望。     

铝碳滑板的高温力学性能研究

采用高温弯曲应力-应变试验方法和水冷法研究了3种含碳滑板(2种铝碳质,1种铝锆碳质)在不同温度下的应力-应变关系、抗折强度以及不同热震温差下的抗热震性能。结果表明1)含碳滑板材料在室温~1400℃的应力-应变关系分为弹性变形和塑性变形两个阶段在弹性变形的温度段,其断裂方式是典型的脆性断裂;在塑性变形的温度段,其断裂方式呈现韧性断裂特征;2)随着温度的升高,含碳滑板材料的热态抗折强度首先略有增大,到达转折温度(800℃)后开始减小,1400℃时试样的热态抗折强度约为13MPa;3)在ΔT=1200℃(水冷)条件下,铝碳滑板热震后的抗折强度保持率为43%,引入ZrO2可以改善其抗热震性,而用特级高铝矾土熟料部分替代刚玉会降低其抗热震性。     

高性能硬质合金刀具材料的研究与开发

超细晶硬质合金(晶粒度≤0.5μm)性能优异,制备技术相对成熟,是高性能的硬质合金刀具材料。从厦门金鹭特种合金有限公司和国家钨材料工程技术中心承担并完成的航空航天钛合金用系列化数控刀具开发以及黑色金属加工用系列化刀具开发的课题经验出发,对该领域材料在中国的研究和开发进行论述。     

中间包碱性干式振动料的研制与使用

以电熔镁砂或中档镁砂为主原料(骨料与基质料的质量比为65∶35),研究了有机结合剂、烧结剂以及改性剂的种类和数量对碱性干式振动料性能的影响。结果表明:分别以电熔镁砂或烧结中档镁砂为主原料,加入6%的酚醛树脂结合剂JA,2%的偏磷酸盐烧结剂SA和3%的含Al2O3的改性剂GB,研制的碱性干式振动料使用性能优良,并在多家钢厂的中间包上得到成功试用,最高使用寿命达55h,能较好地满足中间包长寿化的要求。