碳含量对WC-TiC-Co合金组织与性能的影响
发布时间：2021-11-03 05:45
先将由W、Co、C和TiC组成的混合粉末碳化,得到以η相为主相的粉末,补充碳黑后进行第二步碳化制备不同碳含量的WC-TiC-Co复合粉末,随后真空烧结成块体合金材料,研究碳含量w（C）对合金物相组成、WC晶粒尺寸与（Ti,W）C固溶体形貌以及合金力学性能的影响。结果表明,w（C）对WC-TiC-Co合金的物相组成和晶粒尺寸具有显著影响。缺碳时,合金中残留不规则形状的η相,并与WC相形成充分冶金结合,Co相分布在WC和（Ti,W）C相的界面处;适度富碳时,WC晶粒形状相对规则,WC和（Ti,W）C相尺寸增大,（Ti,W）C相与黏结相中的W含量增加。具有合适w（C）的WC-TiC-Co合金,硬度（HRA）为91.7,横向断裂强度为1678 MPa,断裂韧性为10.2 MPa·m1/2。
【文章来源】：粉末冶金材料科学与工程. 2020,25(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
WC-Ti C-Co复合粉末的XRD谱
图2所示为不同碳含量的WC-15Ti C-12Co硬质合金XRD谱。从图中看出，w(C)最低的C20合金中出现了Co3W3C相，Co3W3C是硬质合金在缺碳环境下很容易产生的一类缺碳相[18-19]。C24、C28和C32中均未出现Co3W3C相。在WC-15Ti C-12Co合金的制备过程中，对复合粉末进行水浴掺胶、粉末干燥以及压制成形时，不可避免地与氧接触，压坯中出现化合氧与吸附氧。本研究采用两步碳化法制备的复合粉末粒度小，比表面积大，更容易吸附氧。在脱脂以及升温过程中吸附氧受热逸出，化合氧则与碳反应生成CO2而被脱除，因此烧结体中的碳有所损耗。当补充的碳黑不足时，烧结过程中因体系缺碳而产生η相，所以C20中出现Co3W3C相。魏崇斌等[17]采用一步碳化法制备WC-Co复合粉末，并研究了碳含量对合金微观组织与力学性能的影响，结果表明碳含量轻微变动时，合金中即产生第三相(η相与石墨相)，游离碳较少，难以通过XRD表征出来。2.2 显微组织
从图3还观察到(Ti,W)C固溶体的中心部位与边缘的衬度没有明显区别，从图4(b)可知固溶体的环部与芯部的W原子、Cr原子与V原子含量均无明显差别。(Ti,W)C固溶体未呈现Ti C/Ti N基金属陶瓷中典型的核-壳结构[20-21]。在金属陶瓷中，核-壳结构的形成归因于WC与Ti C/Ti CN在液相中不同的溶解度：在液相烧结过程中，Ti C部分溶解于液相中，逐渐与溶解的WC形成(Ti,W)C固溶体，(Ti,W)C固溶体沉积在未溶解的Ti C表面，形成核-壳结构，芯部的W原子含量低而在背散射电子像中呈黑色，环部因W原子含量高而在背散射电子像中呈灰色。然而，对于两步碳化法制备的WC-Ti C-Co复合粉末，在第二次碳化过程中，Ti C和WC的固相反应形成近乎稳定的(Ti,W)C固溶体，复合粉末中(Ti,W)C的W含量和烧结体系中(Ti,W)C的W含量平衡值只有轻微的差异，因此烧结体中未溶解的核和再沉淀的壳成分差异较小，故核和壳在背散射模式下的衬度无明显差异，不会呈现典型的核-壳结构形貌。图4 WC-Ti C-Co合金形貌和(Ti,W)C固溶体的EDS线扫描图
【参考文献】：
期刊论文
[1]原位合成复合粉制备超细WC-Co硬质合金[J]. 郭圣达,鲍瑞,刘亮,杨平,易健宏,羊建高,陈颢. 稀有金属材料与工程. 2017(12)
[2]η相粉末的加入对WC-10Co硬质合金组织与性能的影响[J]. 郭瑜,李志友,熊慧文. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(05)
[3]球磨时间对双晶结构的WC-TiC-Co/Ni硬质合金组织及性能的影响[J]. 石丽秋,王晓灵,熊超伟. 硬质合金. 2015(03)
[4]硬质合金高端产品及新材料发展趋势分析[J]. 徐涛. 硬质合金. 2011(06)
[5]冷等静压成形及烧结温度对超细WC-TiC-Co硬质合金性能的影响[J]. 盛智勇,张崇才,方琴,赵志伟. 西华大学学报(自然科学版). 2008(04)
[6]高能球磨制备纳米WC-Co复合粉末及其SPS烧结[J]. 张凤林,崔晓龙,朱敏,王成勇. 硬质合金. 2007(02)
[7]钨/钴氧化物SPS直接碳化原位合成超细WC-Co硬质合金[J]. 饶岩岩,张久兴,王澈,张国珍. 稀有金属与硬质合金. 2006(01)
[8]热压固结与传统液相烧结对WC-20Co-1Y2O3硬质合金组织结构与性能的影响[J]. 张立,W.DSchubert,黄伯云. 粉末冶金材料科学与工程. 2003(03)
[9]WC的粒度对WC-Co硬质合金断裂韧性的影响[J]. 李晨辉,余立新,熊惟皓. 硬质合金. 2001(03)
本文编号：3473171
【文章来源】：粉末冶金材料科学与工程. 2020,25(05)北大核心
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
WC-Ti C-Co复合粉末的XRD谱
图2所示为不同碳含量的WC-15Ti C-12Co硬质合金XRD谱。从图中看出，w(C)最低的C20合金中出现了Co3W3C相，Co3W3C是硬质合金在缺碳环境下很容易产生的一类缺碳相[18-19]。C24、C28和C32中均未出现Co3W3C相。在WC-15Ti C-12Co合金的制备过程中，对复合粉末进行水浴掺胶、粉末干燥以及压制成形时，不可避免地与氧接触，压坯中出现化合氧与吸附氧。本研究采用两步碳化法制备的复合粉末粒度小，比表面积大，更容易吸附氧。在脱脂以及升温过程中吸附氧受热逸出，化合氧则与碳反应生成CO2而被脱除，因此烧结体中的碳有所损耗。当补充的碳黑不足时，烧结过程中因体系缺碳而产生η相，所以C20中出现Co3W3C相。魏崇斌等[17]采用一步碳化法制备WC-Co复合粉末，并研究了碳含量对合金微观组织与力学性能的影响，结果表明碳含量轻微变动时，合金中即产生第三相(η相与石墨相)，游离碳较少，难以通过XRD表征出来。2.2 显微组织
从图3还观察到(Ti,W)C固溶体的中心部位与边缘的衬度没有明显区别，从图4(b)可知固溶体的环部与芯部的W原子、Cr原子与V原子含量均无明显差别。(Ti,W)C固溶体未呈现Ti C/Ti N基金属陶瓷中典型的核-壳结构[20-21]。在金属陶瓷中，核-壳结构的形成归因于WC与Ti C/Ti CN在液相中不同的溶解度：在液相烧结过程中，Ti C部分溶解于液相中，逐渐与溶解的WC形成(Ti,W)C固溶体，(Ti,W)C固溶体沉积在未溶解的Ti C表面，形成核-壳结构，芯部的W原子含量低而在背散射电子像中呈黑色，环部因W原子含量高而在背散射电子像中呈灰色。然而，对于两步碳化法制备的WC-Ti C-Co复合粉末，在第二次碳化过程中，Ti C和WC的固相反应形成近乎稳定的(Ti,W)C固溶体，复合粉末中(Ti,W)C的W含量和烧结体系中(Ti,W)C的W含量平衡值只有轻微的差异，因此烧结体中未溶解的核和再沉淀的壳成分差异较小，故核和壳在背散射模式下的衬度无明显差异，不会呈现典型的核-壳结构形貌。图4 WC-Ti C-Co合金形貌和(Ti,W)C固溶体的EDS线扫描图
【参考文献】：
期刊论文
[1]原位合成复合粉制备超细WC-Co硬质合金[J]. 郭圣达,鲍瑞,刘亮,杨平,易健宏,羊建高,陈颢. 稀有金属材料与工程. 2017(12)
[2]η相粉末的加入对WC-10Co硬质合金组织与性能的影响[J]. 郭瑜,李志友,熊慧文. 粉末冶金材料科学与工程. 2016(05)
[3]球磨时间对双晶结构的WC-TiC-Co/Ni硬质合金组织及性能的影响[J]. 石丽秋,王晓灵,熊超伟. 硬质合金. 2015(03)
[4]硬质合金高端产品及新材料发展趋势分析[J]. 徐涛. 硬质合金. 2011(06)
[5]冷等静压成形及烧结温度对超细WC-TiC-Co硬质合金性能的影响[J]. 盛智勇,张崇才,方琴,赵志伟. 西华大学学报(自然科学版). 2008(04)
[6]高能球磨制备纳米WC-Co复合粉末及其SPS烧结[J]. 张凤林,崔晓龙,朱敏,王成勇. 硬质合金. 2007(02)
[7]钨/钴氧化物SPS直接碳化原位合成超细WC-Co硬质合金[J]. 饶岩岩,张久兴,王澈,张国珍. 稀有金属与硬质合金. 2006(01)
[8]热压固结与传统液相烧结对WC-20Co-1Y2O3硬质合金组织结构与性能的影响[J]. 张立,W.DSchubert,黄伯云. 粉末冶金材料科学与工程. 2003(03)
[9]WC的粒度对WC-Co硬质合金断裂韧性的影响[J]. 李晨辉,余立新,熊惟皓. 硬质合金. 2001(03)
本文编号：3473171
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