基于Image J软件的硬质合金显微组织参数化定量分析

基于体视学原理和硬质合金显微组织特征,结合现代计算机技术,提出一种应用于WC+β(β为粘结相)2相组织的硬质合金显微组织体视学参量定量化表征的方法。利用Image J软件对硬质合金扫描电镜图像进行处理,实现对合金中WC硬质相和粘结相的体积分数、WC晶粒尺寸和分布、WC晶粒形状因子、WC邻接度以及β相平均自由程的参数化定量分析。以WC-8.5Co合金为例,展示合金显微组织参数的定量分析和表征过程。     

二步烧结法对钨基高密度合金组织及性能的影响

采用直接液相烧结法和二步烧结法(固相烧结+液相烧结)制备了93W-4.55Ni-1.95Fe-0.5Co钨基高密度合金,研究了其性能和显微组织。结果表明,二步烧结法可以控制合金的烧结变形,且有利于钨颗粒与粘结相的均匀分布,合金的力学性能尤其是塑韧性大大提高。     

纯钨表面含镍涂层的浸渗法制备

为实现钨与铜的冶金可靠连接,采用浸渗法在纯钨材料表面制备一层含镍涂层。利用SEM及EDS研究不同浸渗熔体所对应的涂层/钨界面显微组织与成分分布。结果表明:于1 500℃温度通过Ni-Fe、Ni-Cu、Ni三种熔体浸渗,钨材表面对应形成的Ni-Fe涂层、Ni-Cu涂层、Ni涂层均与钨实现了冶金结合;Ni-Fe涂层对应的钨界面形成了由圆滑W颗粒相和少量粘结相组成的钨基高密度合金组织;在Ni涂层中,沿钨界面形成了厚1～2μm、由NiW和NiW2组成的化合物层。结合实验结果及W-Ni二元相图,分析了涂层/钨界面组织的形成机制。     

45钢双层辉光等离子渗铌的组织及摩擦性能

采用双层辉光等离子表面合会化技术对45钢进行表面渗铌处理,用OM、SEM和XRD分析了渗铌层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了渗铌合金层的显微硬度和表面耐磨性.结果表明,经过离子渗铌处理后可获得约10μm的表面合金层;渗层中铌含量随渗层深度呈梯度变化,渗层与基体结合牢固;XRD表明其表面形成Nb、Fe2Nb、NbC和Nb2C等相.摩擦磨损试验表明,铌的渗入使45钢基体摩擦系数由0.80左右降到了0.15,磨损失重仅为基体的18%,大大提高了耐磨性能.     

TC11辉光等离子表面渗Nb组织及性能研究

利用双层辉光等离子表面渗金属技术(DGPSAT)对TC11进行表面渗Nb处理,用SEM和XRD、EDS以及纳米压入仪分析渗Nb合金层的显微组织、化学成分、相组成及其显微硬度与弹性模量。结果表明:渗层Nb元素呈梯度分布;渗层相主要由Nb在β-Ti中形成的置换固溶体与Al Nb2相组成;渗层有效厚度达到14μm,TC11渗Nb后其纳米硬度提高了1.9倍,而弹性模量相对于基体略有降低。     

喷雾造粒钼粉制作Mo-Cu合金微观形貌及性能分析

试验分析了采用喷雾造粒钼粉熔渗法制作Mo-Cu合金的微观形貌及性能。结果表明:熔渗后多孔钼骨架被Cu相充满但存在微量球状孔隙,Cu相形成了网络状的微观形态并存在富集区;采用喷雾造粒钼粉制作的Mo-Cu合金相对密度、布氏硬度、导热率和线膨胀系数等性能满足客户使用要求。     

碳化铬基硬质合金中的异常梯度结构

为了探讨进一步提高合金强度的途径,作者对Cr_3 C_2-20WC-13.5Ni-1.5Mo-P(m(P)/m(Ni+P)=0.3％)硬质合金中的异常显微组织结构进行了研究.用OLYMPUS PMG3金相显微镜观察到合金由表至里存在3层梯度结构,即粗晶区、粘结相富集区和正常组织区.在粘结相富集区还观察到了3种异常粗大的硬质相,即竹叶状、梅花状和板条状碳化物.研究结果表明,除去合金表层的异常梯度结构,合金强度可以提高20.7％.因此,合金表层的这种异常梯度结构,特别是粘结相富集区中异常粗大的硬质相的存在是导致合金强度较低的主要原因.     

Ti(C,N)基金属陶瓷的研究

研究了合金组织及其含量、烧结工艺、热等静压等对Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）基金属陶瓷性能的影响。氮的加入形态、Ｎ／Ｃ、钼、镍、碳对合金性能都有影响。其中,Ｎ／Ｃ比值影响粘结相、硬质相的晶格常数及钼在粘结相和ＳＳ相的溶解量。当ＴｉＮ质量分数增加到２６％或镍质量分数增加到２５％时产生Ｎｉ３Ｍｏ相,缺碳则出现Ｎｉ３Ｔｉ相。真空烧结温度超过１４５０℃,ＴｉＮ分解,造成合金收缩率下降。热等静压处理后,抗弯强度提高了７０％     

45钢双层辉光等离子渗Nb的组织及摩擦性能研究

 采用双层辉光等离子表面合金化技术对45钢进行表面渗Nb处理,用OM、SEM和XRD分析了渗Nb层的显微组织、化学成分及其相组成,测试了渗Nb合金层的显微硬度和表面耐磨性。结果表明：经过离子渗Nb处理后可获得约10μm的表面合金层;渗层中Nb含量随渗层深度呈梯度变化,渗层与基体结合牢固;XRD表明其表面形成Fe3Nb3C,Fe2Nb,NbC和Nb6C5等相。摩擦磨损试验表明：Nb的渗入使45钢基体摩擦系数由0.80左右降到了0.15,磨损失重仅为基体的18%,大大提高了耐磨性能。     

金刚石表面渗覆金属处理的研究

研究了渗钨、渗钛和渗铌处理的金刚石与铜镍合金或纯钴之间的粘结特性。实验表明,渗覆金属处理可以使粘结合金或金属对金刚石的粘结力大大增强。     

Co/Ni比对93W-Co-Ni钨合金烧结温度及力学性能的影响

以Co、Ni作黏结剂,选择不同Co/Ni比,用粉末冶金法制备出HRC硬度在30⁴3之间的93W-Co-Ni钨合金。采用光学金相、扫描电镜对合金组织形貌进行表征,采用准静态拉伸试验对合金的抗拉强度及延伸率进行测试,采用洛氏硬度计对合金硬度进行测定。结果表明:随着Co/Ni比增加,合金的烧结温度逐渐增加,其抗拉强度与延伸率急剧降低,而硬度先增加之后趋于稳定;当Co/Ni≥1.0时,合金抗拉强度很低,延伸率≤1%;当Co/Ni≥4时,其HRC硬度值稳定在4143之间的93W-Co-Ni钨合金。采用光学金相、扫描电镜对合金组织形貌进行表征,采用准静态拉伸试验对合金的抗拉强度及延伸率进行测试,采用洛氏硬度计对合金硬度进行测定。结果表明:随着Co/Ni比增加,合金的烧结温度逐渐增加,其抗拉强度与延伸率急剧降低,而硬度先增加之后趋于稳定;当Co/Ni≥1.0时,合金抗拉强度很低,延伸率≤1%;当Co/Ni≥4时,其HRC硬度值稳定在41⁴3之间,明显高于一般的W-Ni-Fe合金,这主要与Co对W基体的润湿性较差及两者之间易形成脆性化合物Co7W6有关。     

Mo对钨基重合金液相定向迁移规律的影响

将93W-4.9Ni-2.1Fe压坯和95(93W-4.9Ni-2.1Fe)-5Mo压坯叠加,在1 500℃下烧结,利用光学金相显微镜观察界面附近的晶粒组织,利用能谱仪(EDAX)进行线扫描分析。结果表明,钼能够细化钨晶粒,但在液相中不是十分稳定,会向不含Mo的样品中迁移,Ni、Fe液相也有向Mo含量高的区域迁移的现象,并且随保温时间延长,迁移现象越明显。将W-Mo-49Ni-21Fe混合粉末铺放在纯钨板上,于1 500℃下烧结,利用数字显微镜测定和观察烧结样品二面角和液相侵入钨板的深度。结果表明,固-液界面张力引起液相向钨板的定向迁移,导致液相中W、Ni、Fe的含量均减少。钼含量越高,体系的二面角越小,固-液界面张力越小,因而定向迁移现象越明显,液相侵入钨-钨晶界越深,同时液相中W、Ni、Fe的含量更低。     

粉末冶金法制备CrFeNiCuMoCo高熵合金的组织与性能

利用粉末冶金法制备CrFeNiCuMoCo高熵合金,用带有能谱的扫描电子显微镜(SEM/EDS)、X射线衍射仪、显微/维氏硬度计、电化学工作站、材料试验机等对CrFeNiCuMoCo高熵合金组织结构进行分析并测试其硬度、耐蚀性和压缩性能.结果表明:CrFeNiCuMoCo高熵合金组织形貌简单;物相主要由FCC和BCC两相组成,Mo元素和Cu元素在合金中存在偏析现象;合金的耐蚀性能优异,与304不锈钢相比,自腐蚀电流密度减小1个数量级;组元间原子半径的差异导致较大的晶格畸变,阻碍位错的运动,使得固溶强化效应增强;Mo元素起到细化晶粒作用,使该合金具有较高的硬度和抗压强度,合金硬度为485 HV,抗压强度约为1 385MPa;断裂类型为脆性解理断裂.     

细晶钨合金内部组织均匀性研究

喷雾干燥法制备超细粉末,使用低温烧结技术制备钨合金制品,分别对超细钨合金和常规钨合金进行力学性能测试,并采用超声波探伤技术检测超细钨合金和常规钨合金的内部组织,探伤结果显示超细晶钨合金内部没有发现缺陷,而常规钨合金内部有两处鸟巢状缺陷,分别对缺陷部位和没有缺陷部位进行金相分析,金相显示缺陷部位是液相缺失导致的钨颗粒聚集,聚集的钨颗粒没有液相填充出现很多孔洞。     

W-Ni-Fe高比重合金断口形貌研究

通过对W-Ni-Fe高比重合金力学性能差别很大的两组断口形貌进行分析,在一些高比重合金钨颗粒内发现有W-Ni-Fe的沉淀相,该沉淀相对合金力学性能的提高有益。沉淀相形成主要与成分配比以及烧结后期的真空处理有关。断口形貌可以反应高比重钨合金的烧结状况,而材料的力学性能与合金断口形貌又有很明显的对应关系,因此,要获得很高的力学性能,烧结及热处理工艺是十分重要的工序。     

TZM合金与纯Mo性能对比研究

利用拉伸力学性能测试、硬度测试、OM、SEM及EDS等分析测试手段,研究了TZM合金和纯Mo的微观组织、室温与高温力学性能以及再结晶行为。结果表明：TZM合金比纯Mo具有更高的室温与高温强度;TZM合金的起始再结晶温度为1350℃,终了再结晶温度为1700℃,分别比纯Mo的起始再结晶温度与终了再结晶温度提高了500℃与450℃。TZM合金的强度与再结晶温度的提高主要归因于细小弥散分布的第二相TiC、ZrC。     

电子束选区熔化成形Nb521合金微观组织与性能分析

采用电子束选区熔化技术制备Nb521合金,研究其致密化成形工艺。通过对成形试样的组织、物相、显微硬度、室温拉伸性能的检测与分析,探讨了电子束选区熔化成形Nb521合金的机理。结果表明,电子束选区熔化成形过程中,电子束熔化电流及速度的合理匹配,是得到表面质量及内部质量优异的成形样品的基础;电子束能量密度为340 J/mm3时,样品的密度达到8.78～8.79 g/cm3; Nb521合金显微组织沿沉积方向呈柱状晶,晶粒沿(200)晶面有较强的择优生长取向;成形样品中除Nb基体相外,还存在少量的Nb2C与Zr C碳化物析出;样品室温抗拉强度达到384 MPa,屈服强度为307 MPa,断后延伸率为16.5%;显微硬度处于1 500～1 700 MPa之间,无各向异性。     

钨合金废料的资源再生利用技术

钨是一种稀有金属,钨合金具有高强度、高硬度、较好的耐高温性、耐磨性和良好的电性能,被广泛地应用于航空航天工业、兵器工业、核工业、信息产业、汽车工业和钢铁工业等行业。目前,钨资源短缺,钨合金价格高、用量大,因此各国都把废弃的钨合金作为宝贵的第二钨资源加以再生利用。作者综述了钨合金的再生利用现状,总结了硬质合金、高比重合金、钨铜合金和钨材的再生利用技术,并从生态环境材料的立场出发,对每种再生利用技术作了简要的评价。     

Effect of cobalt addition on microstructure and mechanical properties of tungsten heavy alloys

The present investigation attempts to study the microstructure and mechanical behaviour of tungsten heavy alloys with different cobalt content. Alloys with 2 and 3% cobalt were synthesized using liquid phase sintering technique. The alloys were then vacuum heat treated and finally swaged. Quantitative microstructural analyses were undertaken by determining tungsten grain size, contiguity of tungsten and volume fraction of the matrix etc. Tensile results showed that the alloy with 3% cobalt exhibited inferior properties as compared to 2% cobalt alloy. Detailed microstructural and fractographic analysis were undertaken in order to understand these trends. Work hardening analysis showed the double slope behaviour of the alloys, which could be attributed to change in deformation behaviour from single phase matrix to two phase aggregate. It was also concluded that higher cobalt alloys needed further optimization in terms of thermo-mechanical treatment in order to realize their full potential in terms of mechanical properties.     

钨合金废料的资源再生利用技术

钨是一种稀有金属，钨合金具有高的强度、硬度，较好的耐高温性、耐密性和良好的电性能。广泛应用于航空航天工业、兵器工业、核工业、信息产业、汽车工业和钢铁工业等行业。目前，钨资源短缺，钨合金价格高、用量大，因此各国都把废弃的钨合金作为宝贵的第二钨资源加以再生利用。本文综述了钨合金的再生利用现状，分别总结了硬质合金、高比重合金、钨铜合金和钨材的再生利用技术，并利用生态环境材料的观点。对每种再生利用技术作了简单的评价。