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高比重钨合金力学性能影响因素分析1引言液相烧结理论是架起烧结工艺条件与烧结体微观结构参数、各相性质之间桥梁的重要手段<1～3> 。
液相烧结(LPS)是粉末冶金中用以获得高致密化颗粒增韧材料非常经济、有效的方法之一,比如碳化钨、青铜,不锈钢的烧结等。
由于不同液相量及烧结条件下液相的毛细力和传输率的影响不同,将导致固相扩散运动的不同,最终导致烧结体微结构随液相量及烧结条件的变化而改变。
如颗粒的平均直径随着烧结时间的增加而增加;烧结温度的增加会减小二面角;界面比随着钨的体积百分比增加而增加等。
细观力学的一个重要任务就是要架起微观结构参数、各相性质与复合材料宏观有效性质之间的桥梁<4 > 。
用微观结构参数描述复合材料内部微结构特征,如夹杂(颗粒、空洞、纤维、裂纹)的形状、几何尺寸等,这里的对象主要是颗粒。
由细观力学建立复合材料各相的性质和微结构参数的关联,实现复合材料的设计和优化。
本文主要目的是通过烧结理论和细观力学这两块基石搭起烧结和复合材料力学性能之间的桥梁,为不同要求的材料的制备确定合理、经济、较为优化的工艺,为不同工艺下材料的力学性能提供预测。
本文还利用上述理论对实验中两种典型液相烧结的高比重钨合金从不同角度进行了定性和定量解释。
2理论模型2 1烧结理论Ostwald生长模型是很多液相烧结晶粒粗化或生长模型的基础,但仅仅适用于增强相稀疏的情况。
虽又经许多理论修正,固相的体积百分比仍然在 5 0 %左右<5,6 > ,表达式一般为G3=G30 +Kt (1)G为颗粒大小,G0 为初始大小,K为受温度影响的生长率。
German<7> 在前人的基础上,给出了适合更高体积百分比(>70 % )的新的颗粒生长率的确定方法。
在烧结过程中伴随晶粒生长过程的还有液相向固相扩散的过程,在烧结体颗粒中基体含量也受到烧结条件的影响,基体向固相的扩散系数与温度的关系为D =D0 exp - ΔG+RT (2 )其中D0 为指数系数,R为气体常数,ΔG+ 为扩散活化能。
WWC粉末的形貌结构及其对WC-Co硬质合金组织和性能的影响的开题报告一、研究背景WC-Co硬质合金是一种重要的材料，具有优异的性能，广泛应用于机械加工、矿山工具、钻头、切割工具等领域。
其中WC颗粒为主要增韧相，Co为黏结相。
为了进一步提高WC-Co硬质合金的性能，研究人员通过添加第三种相来改善WC-Co硬质合金的性能。
WWC是一种新型脱碳钨酸盐材料，具有晶体结构丰富、颗粒均匀、孔隙率低等优点，可以作为WC-Co硬质合金中的第三种相使用。
研究WWC对WC-Co硬质合金组织和性能的影响，可以进一步提高WC-Co硬质合金的性能，拓展其应用范围。
二、研究内容和目标本研究的目标是探究WWC粉末的形貌结构对WC-Co硬质合金组织和性能的影响，具体内容包括：1. 合成不同形貌结构的WWC粉末。
2. 制备含有不同比例WWC的WC-Co硬质合金试样。
3. 对WC-Co试样和含有不同比例WWC的WC-Co试样进行显微组织观察和性能测试，比较其差异。
4. 分析WWC粉末的形貌结构对WC-Co硬质合金组织和性能的影响。
三、研究方法和步骤1. 合成不同形貌结构的WWC粉末通过化学共沉淀法、水热法、氢氧化钠高温煅烧法等不同方法制备WWC粉末，调控不同工艺参数得到多种形貌结构的WWC粉末。
2. 制备含有不同比例WWC的WC-Co硬质合金试样将不同比例的WWC粉末与WC和Co混合，经球磨、压制、烧结等工艺制备含有不同比例WWC的WC-Co硬质合金试样。
3. 显微组织观察与性能测试采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、热重分析（TG）等检测手段，对制备的硬质合金试样进行组织形貌、相结构和热性能测试。
同时，进行压缩强度、硬度、断裂韧性等力学性能测试。
4. 影响分析结合实验结果和先前的理论研究，分析WWC粉末形貌结构对WC-Co硬质合金组织和性能的影响机制。
四、研究意义通过此研究，可以深刻理解第三相对WC-Co硬质合金的影响，推动WC-Co硬质合金的发展，同时也有助于完善WWC的应用体系，最终为机械加工、矿山工具、钻头、切割工具等领域提供高性能材料。
后压制成３５ｍｍｘ６ｍｍｘ６ｍｍ的抗弯试样，最后进行真空烧结。
采用金相显微镜和扫描电镜进行合金组织的观察和分析。
３、实验结果与分析３．１合金的显微组织对试样粗磨、抛光、精磨，首先进行低倍金相组织检验，目的是为了确定试样中的孔隙度、石墨、ｒｌ相等缺陷。
检验结果没有发现有孔隙、石墨、１１相等明显缺陷。
然后对试样腐蚀，腐蚀液为２０％氢氧化钠水溶液和２０％铁氰化钾水溶液的等体积混合液。
对试样进行１５００倍高倍金相观察，不同碳含量试样的金相照片如图１．图３所示（图经扫描放大并非实际晶粒大小）。
由图可知，合金中的ＷＣ晶粒度随碳含量的增加而增大，６｝｝硬质合金的晶粒已显著长大。
图４一图６所示的是合金断口电子扫描照片。
图５中的晶粒小且均匀，而图６中的晶粒粗大而不均匀。
这说明随碳含量的增加，不仅ＷＣ的晶粒度明显地增加，而且还发生了晶粒的异常长大，在合金中形成了粗大的ＷＣ晶粒。
图１碳含量为６．１８％的金相照片×１５００图２碳含量为６．２４％的金相照片ｘ１５００图３碳含量为６．３０％的金相照片ｘ１５００图４碳含量为６．１５％的ＳＥＭ照片ｘ５０００图５碳含量为６．２４％的ＳＥＭ片ｘ５０００图６碳含量为６．３０％Ｉ的ＳＥＭ，，照Ｐｉ＂ｘ５０００２５７碳含量对超细硬质合金组织和性能的影响作者：王兴庆， 钱开友， 何宝山， 郭海亮作者单位：上海大学材料科学与工程学院,上海,2000721.学位论文阳浩烧结温度对超细WC-TiC-TaC-Co硬质合金组织和性能的影响2008本文以WC-TiC-TaC-Co超细硬质合金为研究体系，采用橡胶工艺制备技术，使用Mettler-Toledo分析天平、电子万能试验机、数字式维氏硬度计和矫顽磁力计分别测试超细WC-1.0～2.0％TiC-1.0～2.0％TaC-6.0～10.0％Co硬质合金在不同烧结温度下的密度、抗弯强度、硬度和矫顽磁力，测试结果表明：随着烧结温度的提高，超细WC-1.0～2.0％TiC-1.0～2.0％TaC-6.0～10.0％Co硬质合金的密度变化不明显，抗弯强度先减小后增大，硬度和矫顽磁力不断降低。
3上海市科委基金(05nm05031)资助项目 张梅琳:女,1974年生,博士研究生,主要从事纳米材料及表面工程的研究 Tel :021********* E 2mail :waner —1028@超细及纳米硬质合金中碳含量的变化及对组织性能的影响3张梅琳,朱世根,朱守星(东华大学机械工程学院,上海200051) 摘要 对于硬质合金而言,碳含量对合金的组织性能有重要影响。
介绍了制备超细及纳米硬质合金时影响碳含量变化的因素,包括粉末的制备工艺、烧结工艺、钴含量以及抑制剂和成形剂等。
综述了碳含量变化对组织性能的影响,其中碳含量过高会出现石墨相,过低会出现脱碳相,碳含量过高或过低都会降低合金的力学性能。
关键词 硬质合金 碳含量 钴含量 烧结中图分类号:T G135+.5C arbon Content Change and Its Influence on Structure and Propertiesof U ltraf ine and N ano 2cemented C arbideZHAN G Meilin ,ZHU Shigeng ,ZHU Shouxing(College of Mechanical Engineering ,Donghua University ,Shanghai 200051)Abstract Carbon content has an important influence on structure and properties of cemented carbide.In thispaper the factors influencing carbon content are introduced including processing and consolidation technology of pow 2der ,cobalt content ,the kind and content of inhibitor and so on.The influence of carbon content on structure and prop 2erties of the ultrafine and nano 2cemented carbide are summarized.When carbon content is more than normal content ,graphite phase can separate out ,whereas ηphase can appear.Properties of cemented carbide are decreased unless car 2bon content varies in double phase.K ey w ords cemented carbide ,carbon content ,cobalt content ,sintering 0 前言超细硬质合金因特有的高硬高强“双高”力学性能特性[1～3],在硬质合金领域引起很大关注,并在计算机现代微电子信息行业、交通行业中被广泛用作高强度、高硬度的计算机打印针、微型钻和微型加工工具[4]。
粉末碳化钨
粉末碳化钨是一种高性能的硬质合金材料，具有极高的硬度、耐磨性
和耐腐蚀性。
它广泛应用于机械加工、矿山开采、石油化工、航空航
天等领域。
粉末碳化钨的制备方法主要有两种：一种是直接碳化法，即将钨粉和
碳粉混合后在高温下反应生成碳化钨粉末；另一种是间接碳化法，即
先将钨粉和碳黑混合后在高温下还原成钨粉，再将钨粉和碳粉混合后
在高温下反应生成碳化钨粉末。
两种方法各有优缺点，具体选择要根
据实际需要进行考虑。
粉末碳化钨的性能主要取决于其成分和微观结构。
一般来说，碳化钨
的碳含量越高，硬度越大，但韧性和强度会降低。
因此，在实际应用
中需要根据具体情况选择合适的碳化钨材料。
粉末碳化钨的应用非常广泛。
在机械加工领域，它可以用于制造刀具、钻头、铣刀等高速切削工具，具有优异的耐磨性和切削性能。
在矿山
开采领域，它可以用于制造钻头、锤头等工具，具有优异的耐磨性和
抗冲击性能。
在石油化工领域，它可以用于制造阀门、泵体等耐腐蚀
零件，具有优异的耐腐蚀性能。
在航空航天领域，它可以用于制造发
动机叶片、涡轮叶片等高温零件，具有优异的高温强度和耐磨性能。
总之，粉末碳化钨是一种非常重要的工程材料，具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，相信它的应用范围和性
能将会不断提高和完善。
碳化钨颗粒尺寸对WC-CoCr粉末及涂层物相的影响冀国娟;魏明霞;王大锋【摘要】为了研究碳化钨颗粒尺寸对WC-CoCr涂层物相的影响,本文选取了4种粒径的碳化钨颗粒为原料,采用喷雾干燥-烧结法制备了对应的喷涂粉末,采用超音速火焰喷涂法制备了相应的涂层.根据粉末及涂层X射线衍射结果,利用绝热法计算了粉末及涂层中各物相的相对含量,结果表明随着WC颗粒尺寸的增大,粉末及涂层中的碳化钨保留率增加,碳化钨粒径为2μm时,粉体中WC保留率为98.28%,涂层中WC保留率为97.11%;但碳化钨颗粒粒径分别为0.18μm和0.2μm,粉末和涂层的物相受碳化钨内部微观缺陷的影响明显,较多缺陷的碳化钨颗粒更易形成Co3W3C 相,碳化钨保留率降为58.17%.【期刊名称】《热喷涂技术》【年(卷),期】2017(009)002【总页数】6页(P17-21,34)【关键词】碳化钨;颗粒粒径;涂层;超音速火焰喷涂【作者】冀国娟;魏明霞;王大锋【作者单位】北京矿冶研究总院,北京 100160;中国航发沈阳黎明航空发动机有限责任公司,沈阳 110043;北京矿冶研究总院,北京 100160;北京科技大学,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG174.4热喷涂WC-CoCr涂层具有优异的耐磨耐蚀性能，广泛应用于冶金、石油化工、能源、航空航天等领域[ 1-2 ]。
WC-CoCr涂层的力学性能取决于涂层的物相结构、粒子间的结合情况等显微组织结构。
研究表明，在一定喷涂工艺范围内，影响涂层性能的主要因素是受材料粉末中的粘结相含量和硬质相WC的颗粒尺寸[3]。
部分研究者认为，减小WC颗粒尺寸，涂层的硬度显著增加，同时粉末中的WC颗粒在沉积过程中的氧化、脱碳加剧，涂层的韧性和耐磨损性能降低[4-5]；然而另外的研究者发现，以纳米级WC颗粒为原料制备的涂层的硬度与断裂韧性显著增大[6-7]。
为了探究碳化钨颗粒尺寸对涂层性能的影响，本文研究了不同碳化钨颗粒尺寸对粉末及涂层生产物相的影响，并对两种碳化钨颗粒原料颗粒的显微组织结构进行分析，尝试分析碳化钨微观组织对粉末和涂层生成物相的影响。
DOI ：10.3969/j.issn.1009-0622.2020.02.010碳化钒对超细WC 粒度和物相的影响蒋甘澍袁毛善文（株洲硬质合金集团有限公司，湖南株洲412000）摘要：为了研究在超细WC 粉的制备过程中，碳化钒（VC ）添加对超细碳化钨（WC ）粉末粒度和相形成的影响，对不同VC 添加量和不同碳化温度下制备的超细WC 粉末的粒度、相成分和微观形貌进行了分析。
研究结果表明：在1400℃碳化时，当碳化钒的添加量由0%增加到10%时，WC 的BET 粒度由0.274μm 降到0.159μm ，WC 粉末单颗粒粒度在逐渐减小，WC 粉末颗粒的聚集程度增加。
随着碳化钒的添加量的增加，碳化钒相衍射峰强度增大，WC的衍射强度降低。
此外，碳化温度提高到1600℃时，WC 粉末的BET 粒度增大，VC 晶粒结晶更完整。
关键词：碳化钒；超细WC ；抑制；（V ，W ）C x 固溶体中图分类号：TF125.2+41文献标识码：A收稿日期：2020-01-10作者简介：蒋甘澍（1985-），男，湖南浏阳人，助理工程师，主要从事碳化钨粉末制备技术研究。
毛善文（1970-），男，湖南华容人，高级工程师，主要从事硬质合金及应用技术研究。
0引言硬质合金因其具有高硬度和高耐磨的优异性能，被广泛应用于切削工具中[1]。
然而碳化钨的晶粒度对硬质合金的强度、硬度、断裂韧性等性能影响很大，因此，在合金制备中，WC 晶粒大小和均匀性控制尤为重要。
碳化钒被认为是能显著抑制WC 晶粒长大的碳化物之一[2-3]。
传统的晶粒长大抑制机理（吸附机理和溶解度机理）[4-8]研究重点集中在合金液相烧结阶段，而碳化钒是在合金固相烧结温度（900～930℃）在碳化钨与钴的表面形成（V ，W ）C x固溶体薄层，这降低了WC 晶粒的表面自由能，抑制了WC 晶粒在高温下的溶解析出长大，从而实现WC 晶粒细化[8-9]。
图1为根据热力学计算得到的VC-WC相图[10-12]。
FeCoCu 预合金粉末含量和烧结温度对碳化钨基钻头性能的影响*李俊萍1,2， 胡 立1,2（1. 中国地质科学院 探矿工艺研究所, 成都 611734）（2. 中国地质调查局，地质灾害防治技术中心, 成都 611734）摘要 为提高钻头胎体耐磨性与地层研磨性的适应性，提高钻头自锐能力，选取FeCoCu 预合金粉作为胎体成分，对胎体性能进行研究。
在碳化钨基胎体中添加FeCoCu 预合金粉末，调节金刚石钻头胎体中FeCo-Cu 粉末与WC 粉末的配比关系，并在不同的烧结温度下烧制试样，寻找FeCoCu 含量和烧结温度对胎体性能的影响规律。
试验结果发现：随着FeCoCu 含量的升高，胎体的相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度和耐磨性随之降低；烧结温度对相对致密度、洛氏硬度、抗弯强度的影响幅度小，对胎体耐磨性的影响幅度大，最大变化幅度达到310%。
FeCoCu 预合金与烧结温度的耦合作用下，胎体的耐磨性变化存在较宽的调节区间，可通过二者组合的变化，调节胎体耐磨性，提高胎体对地层的适应性。
关键词 胎体性能；热压钻头；预合金粉末；耐磨性；烧结温度中图分类号 P634 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)01-0029-06DOI 码 10.13394/ki.jgszz.2022.3002收稿日期 2022-07-18 修回日期 2022-08-20常用的孕镶金刚石钻头胎体主要有碳化钨基、铁基、钴基等。
由于钴的价格昂贵，且铁和钴为同族元素，因此，研究代钴的铁基预合金粉体材料成为近几年的主要研究方向之一[1-5]。
其中FeCoCu 预合金粉的制备研究工作取得了一定的成果[6-8]，并在砂轮、锯片、绳锯钻等行业内应用广泛[9-12]，证明铁基金刚石工具具有一定的优势。
在地质钻头领域中，碳化钨基金刚石钻头由于耐磨性高、对地层具有较好的适应性，在地质钻探中应用广泛。
但是，在钻遇硬-坚硬弱研磨性地层时，孕镶金刚石钻头唇面上的金刚石颗粒被磨钝后不能有效出刃破碎地层，且由于钻压不足等原因，碳化钨基金刚石钻头会出现进尺慢、时效低、唇面被抛光等现象。
超细碳化钨基硬质合金的制备工艺研究超细碳化钨基硬质合金以其优异的力学性能和磨损抗性，在航空、汽车、机械等领域得到广泛应用。
本文旨在研究超细碳化钨基硬质合金的制备工艺，以提高其性能和应用范围。
本研究基于实验和文献综述，总结了现有的制备工艺，并提出了一种改进的工艺流程。
最后，结合实验结果对改进后的工艺进行了验证。
超细碳化钨基硬质合金的制备工艺通常包括：原料选择、混合、压制和烧结等步骤。
首先，需要选择合适的原料。
一般选择钨粉、碳粉和其他合金元素的粉末作为原料。
其次，将所选的原料进行混合。
混合可以通过机械球磨、干法混合或湿法混合等方法进行。
混合的目的是使各种原料均匀分散，并达到相互反应的条件。
然后，将混合料进行压制。
压制可以通过注射成型、等静压或热等静压等方式进行。
压制的目的是获得所需形状的坯体，并提高其密度和强度。
最后，将压制好的坯体进行烧结。
烧结的目的是使原料中的金属粉末和碳粉相互反应，生成碳化钨相，并形成致密的合金。
虽然上述工艺可以制备出优质的碳化钨基硬质合金，但其晶粒大小通常较大，抗折强度和硬度有限。
因此，本文提出了一种改进的工艺流程，旨在制备超细碳化钨基硬质合金。
改进的工艺流程包括4个步骤：原料选择、湿法混合、机械球磨和低温烧结。
首先，选择颗粒度更细的原料。
原料的颗粒度对最终合金的晶粒大小和性能有重要影响。
因此，选择颗粒度较小的原料可以制备出晶粒更为细小的合金。
其次，采用湿法混合的方法。
与干法混合相比，湿法混合可以提高原料的分散度，使各种原料更均匀地混合。
同时，湿法混合还可以减少氧化和污染等问题。
然后，进行机械球磨。
机械球磨可以进一步改善原料的分散度，并降低晶粒大小。
机械球磨的时间和速度需要根据实际情况进行调整，以获得最佳效果。
最后，进行低温烧结。
低温烧结可以减少晶粒长大的可能性，并提高合金的致密度和力学性能。
低温烧结的温度和时间需要进行优化，以达到最佳的烧结效果。
通过对改进后的工艺流程进行实验验证，结果表明，改进后的工艺可以显著降低碳化钨基硬质合金的晶粒大小，提高其抗折强度和硬度。
