晶粒长大抑制剂对硬质合金性能的影响

系统研究了不同粒度和不同配比量的晶粒长大抑制剂Cr3C2和VC单独添加或复合添加时,对WC-10%Co超细硬质合金力学性能和显微组织的影响。研究结果表明,WC-10%Co超细硬质合金的硬度随着晶粒长大抑制剂加入量的增加而升高,而随着晶粒长大抑制剂粒度的细化,硬度的最大值则存在对应的抑制剂粒度点;复合添加抑制剂m(VC)∶m(Cr3C2)=3∶2左右时,所得成分为WC-10Co-0.6VC-0.4Cr3C2,合金的综合性能较好,抗弯强度可达2954MPa,硬度HRA为91.9。     

不同晶粒度硬质合金的磨削力预测

介绍了磨削力数学模型研究现状,在断裂力学基础上建立了与工艺参数和材料物理机械性能相关的磨削力数学模型,可根据数学模型预报不同晶粒度硬质合金的磨削力为了论证此磨削力数学模型,对不同晶粒度的硬质合金进行了磨削实验．分析了晶粒度和工艺参数对磨削力、磨削表面形貌的影响,讨论了硬质合金物理机械性能对磨削力的影响．实验研究结果表明,数学模型预估值与实验数据吻合程度高,晶粒度对磨削力和磨削表面形貌都有显著影响．在相同磨削条件下,减少硬质合金晶粒度则磨削力减少,并且磨削表面质量改善,反之亦然．细磨粒砂轮磨削时晶粒度对磨削力的影响程度减弱．     

板状WC晶粒WC-(Co-Ni)硬质合金的组织和性能

采用真空烧结法制备了板状WC晶粒WC-(Co-Ni)硬质合金,通过XRD、SEM、EDS等手段研究了Ni/(Ni+Co)比对硬质合金组织和性能的影响规律。结果表明:随着Ni/(Ni+Co)比的增大,硬质合金显微组织中板状WC晶粒的比例逐渐减少,硬质相颗粒的尺寸逐渐增大且平均长厚比逐渐减小。当Ni/(Ni+Co)比过大时,硬质合金中硬质相颗粒出现了团聚现象,使其力学性能显著降低。当Ni/(Ni+Co)比为0.3和0.5时,WC-(Co-Ni)硬质合金的综合力学性能较高,这与其硬质相颗粒较细和平均长厚比较大有关。当Ni/(Ni+Co)比为0.5时,WC-(5Co+5Ni)硬质合金具有较优的综合力学性能,其抗弯强度、硬度和断裂韧性分别为2 448 MPa、90.0HRA、21.2 MPa·m~(1/2)。     

抑制剂对WC-Co硬质合金涂层性能的影响

利用原位还原碳化反应合成的超细WC-12Co复合粉末作为原料, 分别添加1.0wt%晶粒长大抑制剂即VC、Cr₃C₂和NbC, 经团聚造粒和超音速火焰(HVOF)喷涂制备了超细结构的硬质合金涂层。研究了不同晶粒长大抑制剂对涂层的显微组织结构、物相、硬度、耐磨性能和耐蚀性能的影响。结果表明, 与未添加晶粒长大抑制剂涂层相比, 添加1.0wt% VC或Cr₃C₂制备的硬质合金涂层中WC颗粒的平均尺寸降低了约49%, 涂层硬度明显提高, 磨损速率降低了约52%~55%。添加1.0wt% NbC对制备涂层中WC颗粒尺寸的抑制作用不明显, Co粘结相中由于形成了(W, Nb)C化合物, 其耐蚀性获得显著提高, 但该化合物脆性大, 导致涂层耐磨性不及添加VC和Cr₃C₂制备的涂层。     

微波场中BaTiO3陶瓷的烧结及施、受主掺杂对晶粒生长的影响

采用ＴＥ１０３单模腔微波炉烧结ＢａＴｉＯ３陶瓷,对微波与陶瓷材料相互作用机制进行了探讨,分析了ＶａＴｉＯ３陶瓷微波烧结过程中各损耗随温度的变化规律;同时,分别在体系中引入受主杂质Ｃｒ＾３＋和施主杂质Ｎｂ＾３＋,研究微波场中杂质浓度对钛酸钡陶瓷晶粒生长的影响。     

Al2O3掺杂ZnO压敏陶瓷的晶粒生长研究

研究了Al2O3掺杂对ZnO压敏陶瓷晶粒生长规律的影响,应用晶粒生长动力学方程确定了晶粒生长的动力学指数和激活能.实验结果表明,对于Al2O3掺杂ZnO压敏陶瓷,其晶粒生长的动力学指数n等于4,激活能Q等于(400±26)kJ/mol.Al2O3掺杂ZnO压敏瓷的晶粒生长机理是ZnAl2O3尖晶石颗粒在ZnO压敏瓷晶粒边界钉扎过程中Al3+和O2-通过ZnAl2O4尖晶石的扩散.     

烧结保温时间对超粗晶WC-10Co硬质合金微观结构及性能的影响

超粗晶WC-Co硬质合金因耐磨性高和韧性好成为研究的一个热点,而致密度和晶粒的控制是获得优异性能的关键.采用轻度球磨法获得添加超细WC的复合粉末,通过真空烧结制备平均晶粒尺寸为8.3～8.8μm的超粗晶WC-10Co硬质合金,研究烧结保温时间对致密度、WC晶粒及力学性能的影响.结果表明:随着烧结保温时间从30 min增至120 min,致密度先增加后下降,Co在合金表面聚集氧化并使内部孔隙增多,部分WC晶粒聚集形成异常晶粒,这些缺陷结构阻碍了孔隙的消除;超细WC和球磨破碎细WC的先后溶解析出,使WC平均晶粒度先增加后减小,晶粒分布变宽.当烧结保温时间为60 min时,曲面类球状WC部分通过台阶生长机制转变为性能友好型的圆边六棱柱晶粒,抗弯强度和冲击韧性达到最高,分别为1733 MPa和28 kJ·m-2.此外,烧结过程中部分晶粒中原生缺陷难以完全消除,而较长的烧结保温时间下,多种缺陷的增多降低合金性能.     

铬掺杂对PZN-PZT陶瓷微观结构和电学性能的影响

研究了Cr2O3掺杂对0．2Pb（Zn1／3Nb2/3）O3-Pb（Ti0.5Zr0.5）03（PZN-PZT）陶瓷结构和电学性能的影响。结果表明,Cr2O3掺杂量小于0．3wt％时,Cr2O3能引起三方-四方相变,四方相含量诸加,晶粒尺寸和烧结密度上升;掺杂量高于0．3wt％时,Cr2O3掺杂能抑制晶粒长大并降低烧结密度。同时,Cr2O3掺杂表现出硬性掺杂特征：εr变小,Qm值增加。而tanδ,kp和d33随Cr2O3掺杂量增加而表现出极值特征。最佳的压电性能出现在Cr2O3掺杂量为0．3wt％处。     

WC-Co硬质合金微观结构随机性表征

为表征WC-Co硬质合金微观结构的"随机性",使用Matlab和VC++汇合编程对材料显微组织的扫描电镜(SEM)图片进行了图像处理,提取出微观结构的轮廓,计算了微观结构的拓扑参数并统计其分布规律。结果表明:开发的图像处理软件能够准确地测量WC-Co硬质合金微观结构的平均粒径、形心位置、取向角、长径、短径和Co体积分数等参数;并使用概率密度分布函数实现了材料微观结构的"随机性"表征。     

富Co-layers硬质合金表面渗氮处理微观结构和性能研究

采用两步法烧结工艺制备了表面富Co-layers硬质合金和表面富Ti基硬质相层硬质合金,对比研究了氮化处理前后硬质合金表面微观形貌、生成相和力学性能的差异。研究表明:真空条件下烧结可在试样表层生成约20μm厚的Co-layers,该层中不含立方碳化物相,微观结构分析发现试样表面呈现山丘形貌且具有金属亮银色光泽,可用于修复试样表面缺陷,如微观裂纹、孔洞等,并且改善硬质合金表面韧性和提高涂层与基体之间的界面结合强度。氮化处理可在合金表面原位生成富含细晶粒的TiN相层,层厚约1μm,微观结构分析发现该层呈金色或棕色,表面较为平整。通过性能对比分析发现渗氮虽然导致试样密度小幅降低,但是可显著改善晶粒尺寸分布不均和增加表层硬质相中的微应变,能够在提高表面硬度的同时依然保持较高韧性,同时可有效改善硬质合金的刀具耐磨性和使用寿命。     

烧结工艺对WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金性能及微观组织的影响

采用传统粉末冶金法,分别用真空烧结和低压烧结工艺制备出一系列WC-1.0TiC-3.1TaC-4.5Co硬质合金样品。利用光学显微镜、扫描电镜与能谱仪对合金微观组织结构特征进行观察与分析。结果表明:提高真空工艺烧结温度或采用低压烧结工艺,能使合金内部的显微孔隙、钴池减少;低压烧结制备的合金WC晶粒度小于真空烧结制备的合金WC晶粒度,合金中易出现WC晶粒异常长大现象。     

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。     

TiC含量对WC-TiC-TaC硬质合金材料微观组织及力学性能的影响

本研究采用真空热压烧结技术, 在1600℃下制备了WC-TiC-TaC硬质合金材料, 研究了TiC含量对其微观组织及力学性能的影响。结果表明, 随着TiC含量的增多, 硬质合金材料的晶粒显著增大。当TiC的含量从10wt% 增加到25wt%时, 硬质合金材料的硬度逐渐增大, 最高可达19.81 GPa, 这是由于TiC的硬度高于基体WC的硬度; 与此同时, 硬质合金材料的抗弯强度和断裂韧度逐渐减小。当TiC的含量为10wt%时, 材料的抗弯强度有最大值, 其值为1147.24 MPa, 这是由于在材料内部形成了均匀、细小的晶粒组织; 在此含量下, 复合材料的增韧机理为细晶增韧、裂纹偏转、裂纹分支、裂纹桥接和韧窝增韧, 其断裂韧度有最大值, 为14.60 MPa·m^1/2。     

微波烧结制备WC-TiC-Co硬质合金的组织和性能研究

以WC粉为基体,Co为粘结相,TiC颗粒为抑制剂,通过球磨、压制成型,微波烧结制备WC-TiC-Co硬质合金.结果表明,在1360℃微波烧结为液相烧结,Co与WC会发生反应生成η相(Co3W3C).随TiC含量升高,合金的晶粒逐渐变得均匀细小,合金的相对密度、硬度和抗弯强度均先升高后下降,硬度在0.5％TiC时达到最高值,相对密度和抗弯强度在1.0％TiC时达到最高值.     

硬质合金与钢基体钎焊技术的研究进展

本文简述了国内外硬质合金的应用和研发进展,分析了硬质合金与钢基体钎焊技术的发展历程和研究现状,综述了当前提高钎焊性能的基本方法,如改变钎料、控制钎焊工艺参数、优化钎焊接口结构等,并对硬质合金和钢异质钎焊面临的新问题进行了分析。     

杂质元素对钨产品结构及性能的影响

随着黑钨资源的枯竭,储量丰富、杂质含量高的白钨替代黑钨制备硬质合金成为未来的发展趋势,杂质元素对钨产品结构及性能的影响是急需解决的科学问题。综述了在硬质合金制备过程中杂质元素的种类及演变情况,着重介绍了杂质元素对不同阶段钨产物形貌、晶粒度、结构及性能的影响,以期为以白钨资源制备硬质合金的研发与生产提供理论基础。     

硬质合金界面的实验观测与第一性原理计算研究进展

随着计算材料科学的发展,通过第一性原理计算加快硬质合金材料的研发速度,降低研发成本逐渐成为备受关注的研究课题。主要介绍了近年来基于密度泛函理论的第一性原理计算与高分辨透射电子显微术、三维原子探针等实验观测在硬质合金界面研究方面的进展。首先从界面强度评估方法、第一性原理界面能计算方法、晶界结构的理论模型等方面,结合硬质合金常见晶界计算,系统地对第一性原理计算界面的基本方法进行总结。然后结合最近的几个研究实例,展示了第一性原理计算在硬质合金研发中发挥的重要作用。最后,通过分析国内外学者的研究成果,阐述了硬质合金第一性原理计算领域存在的不足,以及这一领域可能需要进一步开展的工作。