硬质合金显微组织的金相测定第3部分TiCN和WC立方

准纳米WC-TiC-Co硬质合金制备工艺及显微组织的开题报告一、研究背景和意义随着现代工业的快速发展，对于高性能材料的需求也越来越高。

硬质合金作为一种具有高硬度、高强度、高耐磨性和高耐腐蚀性的特殊材料，在现代制造业中得到了广泛应用。

而WC-TiC-Co硬质合金由于具有更优良的性能表现，受到了越来越多人的关注。

WC-TiC-Co硬质合金是由钨、碳、钛和钴等金属组成的一种复合材料。

在制备过程中，不仅要考虑到其化学组成和比例，还要考虑到制备工艺和方法的影响。

因此，对于合适的制备工艺和方法的研究，对于提高WC-TiC-Co硬质合金的性能和应用具有重要的意义。

二、研究内容和目的本研究的内容主要包括WC-TiC-Co硬质合金的制备工艺和显微组织的研究。

其中，制备工艺包括原料的选择、配比、混合、压制和烧结等过程，显微组织包括WC-TiC-Co硬质合金的晶粒尺寸、相组成和形貌等方面的研究。

本研究的目的在于探究合适的WC-TiC-Co硬质合金制备工艺，并通过显微组织研究来了解不同工艺条件对于硬质合金性能的影响，从而为制备WC-TiC-Co硬质合金提供技术支持和理论指导。

三、研究方法和步骤1. 确定原料的选择和配比首先，需要选取高纯度的钨、碳、钴和钛等原料，并根据实际需求确定其配比。

一般来说，WC-TiC-Co硬质合金的组成是以钨碳化物为基础，钛代替部分钨原子，钴作为黏结相，组成基础为WC/TiC/Co的三元系硬质合金。

2. 原料的混合和粉末制备将选取好的原料混合放入球磨机中，进行混合和粉末制备。

要求球磨时间和能量不能过长和过高，以避免原料的化学反应和晶粒的生长，影响硬质合金的质量。

3. 压制和成形选用合适的压制工艺和成形方式，将复合粉末压制成形。

一般来说，可以采用等静压或等温压制两种工艺方式。

4. 烧结制备将成形后的硬质合金放入热处理炉中进行烧结。

烧结方式可以选择为等温烧结或非等温烧结，也可以采用热压烧结或高压烧结等多种方式。

硬质合金材料的微观结构与力学性能研究硬质合金是一种高度工程化的材料，其具有高硬度、高强度和良好的耐磨性等优良性能，被广泛应用于制造机床刀具、矿山工具和机械零件等领域。

作为一种复杂的材料，硬质合金的机理研究一直是材料科学领域的重要研究方向。

本文旨在从微观层面来探讨硬质合金材料的结构和力学性能之间的关系。

第一部分：硬质合金的组成与结构硬质合金是由一种硬质粒子和一种基体相组成的复合材料。

硬质粒子一般采用钨酸盐、钨碳化物、钨铫化物、碳化硅和氮化硅等材料，其主要作用是提高材料的硬度和耐磨性。

基体相一般采用钴、镍和铁等合金，其主要作用是提高材料的韧性和延展性。

硬质合金材料的微观结构非常复杂，其中最重要的是硬质粒子和基体相之间的界面结构。

硬质粒子与基体相之间存在不同类型的界面结构，如钴基界面、碳化物基界面、氮化物基界面等。

这些界面结构对硬质合金的力学性能具有重要影响。

第二部分：硬质合金的力学性能硬质合金的力学性能主要包括硬度、韧性、强度等指标。

硬度是硬质合金最重要的性能之一，其主要取决于硬质粒子的类型、尺寸、分布和基体相的硬度等因素。

韧性是指材料在受力作用下的抗变形能力，可用断裂韧性等指标来进行评价。

强度是指材料在受力作用下的抗拉强度、屈服强度等指标，其大小与硬质粒子与基体相之间的界面结构、分布和相对含量等因素密切相关。

在实际应用中，硬质合金的力学性能不仅仅取决于其自身的力学性能，还与应用环境、工艺工法等因素有关。

例如在制造机床刀具时，还需考虑到其使用环境的温度、润滑情况等因素，才能真正发挥其优良的工作效率。

第三部分：硬质合金力学性能的控制方法硬质合金材料的力学性能可通过多种方法来进行调控和改进。

例如通过调控硬质粒子的尺寸、分布和相对含量等因素，来改善硬质合金的硬度和耐磨性等性能。

通过优化基体相的成分和结构，可提高硬质合金的韧性和延展性等性能。

此外，还可通过加工工艺的优化，如热处理、冷加工等方法，来改善硬质合金的力学性能。

TiCN的添加对WC-Co硬质合金性能的影响廖聪;弓满锋;李明圣;李曼【期刊名称】《机械工程材料》【年(卷),期】2018(042)006【摘要】采用粉末冶金+高温液相烧结制备得到TiCN含量(质量分数)分别为0,0.5％,1.0％,1.5％,2.0％的WC-Co硬质合金,研究了TiCN含量对该硬质合金微观形貌、致密性能和力学性能的影响.结果表明:当TiCN含量不大于1.0％时,硬质合金的晶粒尺寸分布均匀,孔隙、微裂缝和杂质偏析等缺陷相对较少,而大于1.0％时,缺陷数量增多,缺陷尺寸变大;随TiCN含量的增加,硬质合金的致密性能降低,维氏硬度先增大后减小,抗弯强度和断裂韧度均先降低后略有增大再降低;当TiCN含量为1.0％时,硬质合金的综合性能最佳.【总页数】5页(P78-82)【作者】廖聪;弓满锋;李明圣;李曼【作者单位】岭南师范学院机电工程学院,湛江 524048;岭南师范学院机电工程学院,湛江 524048;岭南师范学院机电工程学院,湛江 524048;岭南师范学院机电工程学院,湛江 524048【正文语种】中文【中图分类】TF124【相关文献】1.低压烧结温度对一步法制备超细晶WC-Co基硬质合金组织及性能的影响 [J], 鲍贤勇;张峰;鲁忠臣;曾美琴;朱敏2.WC-Co涂层中Cu和MoS2的添加对其高温摩擦性能的影响 [J], 袁建辉;祝迎春;雷强;占庆;丁思月;黄晶3.应力比对WC-Co硬质合金疲劳性能的影响 [J], 陈振华;黄瑞明;陈鼎;张忠健;徐涛4.稀土金属对超细晶WC-Co硬质合金组织和性能的影响 [J], 杨树忠; 唐炜; 肖颖奕; 王玉香; 张帆5.碳对WC-Co硬质合金烧结与性能的影响 [J], 聂洪波;喻志阳;陈德勇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

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硬质合金金相实验方法及实验结果硬质合金是一种金属陶瓷材料，主要由WC-Co或WC-TiC-Co合金组成。

它具有高熔点、高硬度、高耐磨性和比高速钢更高的热硬性等特点，可以在金属切削中代替一般钢制刀具，使用寿命也比钢制品高得多。

硬质合金主要用于制造切削刀具刀头、各种模具、轧棍、矿山及石油钻探工具等。

硬质合金的低倍组织应均匀一致，不允许有黑心、气孔、分层、裂纹及脏污等缺陷。

高倍组织主要观察硬质合金中各相的组成、晶粒的大小、分布情况等，允许有个别粗大的碳化钨相晶粒存在，但不允许有大量堆积或普遍晶粒长大现象。

硬质合金金相试样的制备方法与一般钢铁试样不同。

一般取制品的折断面或者剖面作为金相试样的磨面，若无法破坏和折断，则可取比较有代表性的表面进行检查。

试样制备包括取样和磨制、抛光等步骤。

磨制时要均匀用力，并随时观察，抛光时需使用金刚石粉末和水。

总之，硬质合金的制造和应用已经得到广泛的研究和应用，其性能和用途也得到了不断扩大和深入的探索。

在制造和检测过程中，要注意组织和缺陷的要求，采取适当的制备和检验方法。

温时间过长导致的，需要在制备过程中加强控制。

为了得到光滑的试样表面，我们使用经过研磨的样品，使用细小的小号金刚石粉末进行抛光。

我们使用与研磨相同的抛光布，并确保其清洁。

将小号金刚石粉末均匀涂抹在半径为5cm的圆周上，使用相同的方法进行抛光，直到研磨面非常光亮。

使用100倍物镜的金相显微镜观察，当看到浅黄色的平面且几乎没有划痕或者划痕非常浅的时候，说明抛光成功。

如果划痕很明显，则说明抛光失败，需要继续抛光直到达到成功的标准。

在显微镜下放大100倍观察未经腐蚀的试样，以鉴定孔隙、石墨、污垢和其他缺陷。

我们可以根据分布参考图进行直接对比评定或拍照评定。

使用化学试剂侵蚀或者氧化着色法来显示显微组织。

本实验使用新配的20%铁氰化钾和20%氢氧化钾水溶液的混合液进行腐蚀，腐蚀时间大约为30-60秒，视腐蚀情况而定。

一般磨面用肉眼所见显示为青灰色即基本腐蚀好。

WC-Ti(C, N)-Co梯度硬质合金表面韧性区的形成机理陈利;吴恩熙;王社权;刘昌斌;尹飞;吕豫湘【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2006(37)4【摘要】从动力学的角度分析WC-Ti(C, N)-Co硬质合金在液相烧结过程中表面韧性区的形成机理. 借助金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、 X射线衍射仪和切削实验研究表面韧性区梯度硬质合金的微观结构和性能. 研究结果表明: 由于N原子与Ti原子之间强烈的热力学耦合作用, N原子和Ti原子在液相烧结过程中朝相反的方向迁移, 在合金表面形成缺立方相碳化物的韧性区;与合金内部的WC晶粒相比, 韧性区内WC晶粒度更细, 晶体取向发生改变;刃口附近前、后刀面的表面韧性区的厚度呈现梯度变化;在合金内部存在环形相结构的立方碳化物;表面韧性区使合金的强度提高, 使涂层刀片的抗冲击性能提高1.6倍.【总页数】5页(P650-654)【作者】陈利;吴恩熙;王社权;刘昌斌;尹飞;吕豫湘【作者单位】中南大学,粉末冶金国家重点实验室,湖南,长沙,410083;中南大学,粉末冶金国家重点实验室,湖南,长沙,410083;中南大学,粉末冶金国家重点实验室,湖南,长沙,410083;株洲钻石切削刀具股份有限公司,湖南,株洲,412007;株洲钻石切削刀具股份有限公司,湖南,株洲,412007;中南大学,粉末冶金国家重点实验室,湖南,长沙,410083;株洲钻石切削刀具股份有限公司,湖南,株洲,412007;株洲钻石切削刀具股份有限公司,湖南,株洲,412007【正文语种】中文【中图分类】TG430.15【相关文献】1.WC-Ti（C，N）-Co硬质合金表面脱氮后的残余热应力分析 [J], 黄自谦;谢清连2.表面无立方相层功能梯度硬质合金的研究进展 [J], 丰平;贺跃辉;肖逸锋;谢宏3.梯度硬质合金表面的氮势控制 [J], 陈巧旺;姜中涛;邓莹;李力;陈慧;4.梯度硬质合金表面的氮势控制 [J], 陈巧旺;姜中涛;邓莹;李力;陈慧5.用于涂层的梯度硬质合金基体的制备方法与梯度形成机理 [J], 羊建高;王海兵;刘咏因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

铁、钴、镍粘结的（W、Ti）C硬质合金的碳含量研究.Ni粘结时C范围最宽;而出现正常组织时合金的含碳量在Ni粘结时较低,Co粘结时稍高,Fe粘结出现正常组织时合金的含碳量最高.关键词(w,Ti)C硬质合金组织碳含量硬质合金具有很高的硬度,耐磨性和弹性模数,特别是在较高的温度下具有较高的硬度,在现代工具材料,耐磨材料,耐高温及耐腐蚀材料方面占据着重要地位,Co粘结的(w,Ti)c硬质合金作为切削工具材料在工业上应用十分广泛.由于Co对WC,TiC等硬质相具有良好的润湿性,粘结性,WC,TiC等硬质相在Co中的溶解度较大.使Co粘结的硬质合金具有高强度,高硬度,高耐磨性等一系列优异的性能n].但是由于钴价格昂贵,储量稀少,多年来人们一直在研究铁镍代替钴作为粘结相的问题.].本实验中,采用铁,钴,镍作为粘结剂,研究了硬质合金中出现正常组织时的碳含量范围.2实验方法及过程YT5,YT14,YT15是(w,Ti)c硬质合金的典型牌号,实验分别以Co,Ni,Fe为粘结相,采用(w,Ti)C60:40高温固溶体对各自合金的正常组织时含碳量范围作了探讨.由于YT5,YT14,YT15的理论含碳量分别是6.4319,6,7,58及7.9759,5,考虑到Fe较易氧化,而Ni性质较为稳定,故在设定碳含量考察范围时分别在Co粘结的合金的C基础上调整如表1所示.表1(w,Ti)C硬质合金的碳含量实验Y’l’l465Fe2(3(2ol5Nl7.367.457.547.6370Co30Ni7.267.357.447.53Co7.7O7.797.887.97YT1565Fe20Col5Ni7.7j7.847.938.O270Co30Ni7.6j7.747.837.92合金制作过程如下:用500ram小球磨筒球磨,磨球为硬质合金球,球磨机转速36r/rain,球磨时间分别为YT5合金48h,YT14合金及YT15合金球磨72h,出料后干燥,手工掺胶,汽油橡胶加入量(体积)为料重的10,擦筛后手工压型,排胶后烧结,随后进行合金的物理性能,力学性能及金相组织检测,性能数据均为多个试样平均值.作者简介柏振海.男,32岁.哈尔滨工业大学金属材料与热处理专业毕业.现在中南大学材料科学与工程学院工作.主要从事有色金属材料的研究与开发.第2期柏振海等:铁,钴,镍粘结的(w,Ti)C硬质合金的碳含量研究3(w,Ti)C硬质合金典型牌号在不同粘结相时C变化对性能,组织的影响3.1YT5合金在不同粘结相时C%变化对合金性能,组织的影响在不同粘结时碳含量变化对YT5合金的性能及组织影响如表2所示.碳量为6.19至6.35范围内均为正常组织.没有出现脱碳,也没有石墨组织.从性能及组织综合考虑,6.35时的合金性能较为理想,与YT5合金的典型性能要求比较(强度1850MPa,HC一11.2kA/m,HRA一90.5,p12.9/cm.).实际制造合金最高性能为强度2223MPa,HC=9.34kA/m,HRA=90?3,p一13.00g/cm..可见实际制造合金的其他性能均较高,只有矫顽磁力较小,由于矫顽磁力受晶粒大小的影响,可以通过改变混合料的球磨时间调整WC的粒度大小来改变矫顽磁力.图1是以铁粘结的由表2可见,对于以钴粘结的YT5合金,在含YT5合金的正常组织的金相照片.表2YT5不同粘结相碳含量变化时的组织和性能图1铁粘结的YT5合金金相组织100X对于以部分Ni取代Co粘结的YT5合金,在所研究的条件下均为正常组织(6.14～6.38C),且当C为6.300A～6.19时合金性能相对而言最好(O’bb=1813MPa,HRA=90.5,Hc=15.7kA/m,p一12.9g/cm.),而且可以看见,以部分Ni作为粘结相的合金的抗弯强度O’b可在一个较大的含碳量范围内基本稳定,只在C较高时密度及硬度稍有降低.对以Fe为主要粘结相的YT5合金,在本研究的情况下,当C<6.24时为脱碳组织,而在C>6.5时出现石墨组织,C在6.30～6.48范围内是正常合金组织,而且相比较而言,C在6.40～6.48间时合金性能较好,但与合金的典型性能要求相比,强度较低,硬度偏高.由上述结果可知,对于YT5合金,正常组织时的含碳量范围在不同的粘结相时是不同的.合金的正常组织含碳量在Fe粘结时范围最窄,而在Co粘结时较宽,Ni粘结时C范围最宽;而出现正常合金组织时的含碳量则从Ni,Co,Fe粘结相有从低到高的增长趋势.在相同的合金制作及烧结条件下,不同的粘结相粘结的合金性能上有所变化.以Fe为主进行粘结的合金性能与用Co粘结的合金性能相比,硬度要稍微增大,而磁力则增大约4～5kA/m;但Fe粘硬质合金第19卷结的合金强度比Co粘结的合金强度要小得多.特别是易于出现脱碳组织,此时强度降低非常厉害.3.2YT14.合金在不同粘结相时C变化对组织和性能的影响采用同样的方法,对YT14合金在不同的粘结剂下考查了碳含量变化对合金性能和组织的影响,如表3所示.表3YT14合金在不同粘结相时碳含量变化对组织和性能的影响从性能及组织分析中可见,对于以Fe粘结的合金,YT14合金组织中出现少量石墨组织时对性能影响并不大,强度基本保持稳定,硬度也无明显下降.对以Co为粘结相的YT14合金,则当C为7.4O时综合性能最佳,且微观组织是合格的,而对以部分Ni代替Co粘结的硬质合金,其抗弯强度O”b也是在一个较宽含碳量范围内稳定,即C变化对性能没有很大的影响.从C对组织的影响看,影响趋势与C对YT5合金的影响是一致的,即以Fe为主粘结的合金出现正常组织的C较低,而对以Co,Ni粘结的合金出现正常组织的C依次升高.3.3YT15合金的C变化对其组织和性能的影响C变化对YT15合金的性能和组织的影响,如表4所示.表4C变化对YT15合金组织和性能的影响从上述性能看,YT15合金的制作比较困难,性能很低,且难以控制,与典型性能要求(‰一1450MPa,HRA:92.0,Hc一14.4kA/m,D一11.20g/cm.)相比,抗弯强度降低许多,硬度普遍高,而对于以Fe粘结的合金,由于球磨中易于破碎,故矫顽磁力普遍较高.第2期柏振海等:铁.钻,镍粘结的(w,Ti)C硬质合金的碳含量研究4结论在相同的实验条件下,分别采用铁,钴,镍作为粘结剂,YT5,YT14,YT15硬质合金中出现正常组织时的碳含量范围在Fe粘结时最窄,而在Co粘结时较宽,Ni粘结时C%范围最宽;而出现正常组织时合金的含碳量在Ni粘结时较低,Co粘结时稍高,Fe粘结出现正常组织时合金的含碳量最高.参考文献1株洲硬质合金厂编着.硬质合金的生产.北京:冶金工业出版社2孙宝琦.硬质合金中铁镍代钴问题浅析.硬质合金.1996,13(1):47—553TariqFarooq,TomJDavies.TungstenCarbideHardMetalsCementedwithFerroalloys.TheIntemationalJoumalofPowderMetallurgy.199127(4):347—355.4BjOmUhrenius.OntheCompositionofFe——Ni——Co——WC—BasedCementedCarbides.IntJofRefractoryMetals&HardMaterials.15(1997):139—149.5GNHaidemenopoulos,M.Grujicic.Thermodynamics—basedalloydesigncriteriaforaustenitestabilizationand transformationtougheningintheFe——Ni——Co.JournalofAlloysandCompounds220(1995):142—147.(收稿日期2002一O1—21)THECARBoNCoNTENToF(W,T1)CCEMENTEDCARBlDEBoNDEDWlTHFe,Co,Ni BaiZhenhaiSunBaoqiLiWenxiang(CentralSouthUniversity,Changsha410083)ABSTRACTThecarbonscopeofYT5,YT14,YT15CementedCarbidebondedwithFe,Co,Niwhichhasnormaltwop hasemicrostruchureisstudied.TheresultsshowthatthecarbonscopeisNi>Co>Fewhenbondedwith Fe,Co,Niseparately.Ontheotherhand,thecarboncontentofcementedcarbidewithnormaltwophasemicrostructureiSNi<C o<Fe.KEYWoRDS(W,Ti)Ccementedcarbide,microstructure.carboncontentj-}jkjkjkj-}jkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjkjk等离子翻末冶金法——生产具青捞巯性鹾昀结构和功篷材料硇青效方法等离子加热法——是生产具有特殊物理化学性能的粉末材料的有效方法.等离子与被加工的物质互相作用,可保证任何难熔和难汽化物质的熔化,弥散化,热分解,还原及合成,从而制取晶粒度达纳米级的弥散物.当等离子与熔融团块及弥散材料发生热物理作用时,可制得用于生产过滤器,阳极,发射极,轴承,磨料的球状粉末;而当在等离子中汽化后凝结,可制得高弥散的金属和化合物粉末.高弥散介质的特殊性能决定了其可能使用的领域:金属陶瓷,致密(烧结)活化剂,生物系统触媒,油料添加刑,颜料,金属和合金的变质剂.用等离子还原法和在化学性质活跃的等离子体中合成的方法制得的金属,合金及化合物的粉末一般是超细粉末.在世界上首次实现了等离子技术的工业化生产是该技术最吸引人之处.高强度,高能量,节省材料,清洁的等离子氢还原方法生产出高弥散的难熔金属及化合物粉末.与原传统工艺相比,仅在鸽的制取阶段,就能大大提高生产率,并可保证单位劳动消耗降低62%,氢气耗量减少81%,电能减少1/3.该工艺是等离子技术与冶金方法的最佳结合,能够节约能源和资源.高弥散粉末的特殊性可保证使致密化过程变得较为容易(降低了烧结温度,减小焊接设备电流,减少未焊透废品),并能改善由其生产的产品性能,其中包括硬质合金的耐磨性.建遣大型设备,实现等离子化学还原,并在还原剂和中,酸性介质中合成,制得金属粉末和各种化合物粉末(氧化物,氮化物,碳化物),从而生产出具有特殊性能的结构和功能材料将是这一技术今后的发展方向.(唐丹供稿)。