WC-10Ni硬质合金的改性研究

来源 :南昌航空大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxiaolong1314
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WC-Ni硬质合金在耐腐蚀性、抗氧化、耐磨性等性能方面优于WC-Co硬质合金。此外,相对于粘结相Co,Ni资源相对丰富、价格低廉且对环境友好、无毒。因此,WC-Ni硬质合金在很多方面无疑是WC-Co硬质合金的优良替代品,但在力学性能上与WC-Co硬质合金还有一定的差距,同时,WC-Ni硬质合金同样存在强韧性较差的特性,因而使其发展受到很大局限,大大制约了其在很多领域的应用。本文采用真空烧结技术以及添加SiC和SiC/La2O3复合体作为WC晶粒生长抑制剂来改善WC-Ni硬质合金综合力学性能。采用XRD、SEM、EDS等测试手段,研究单一添加剂SiC及SiC/La2O3复合添加剂对合金性能的影响;对烧结工艺进行优化,研究真空烧结温度、保温时间对合金综合性能影响,探究制备硬质合金综合性能优异的最佳工艺。得到的主要研究结论如下:1、以微米级WC和Ni粉为原料,纳米级SiC粉为掺杂相,采用球磨法和真空烧结制备了高致密度的纳米SiC掺杂的WC-10Ni硬质合金复合材料。纳米SiC的掺入有利于活化WC晶格,促使WC晶粒烧结致密化,同时有利于阻止WC晶界的移动,抑制WC晶粒的长大,达到细化晶粒、强化基体的作用,提高了WC-10Ni-SiC硬质合金复合材料的力学性能。2、当真空烧结温度为1450℃,纳米SiC掺入量为0.5wt%时获得了相对密度达到99.2%,维氏硬度,断裂韧性和抗弯强度分别为1623HV,12.7MPa·m1/2和858.3MPa的综合性能相对较优的WC-10Ni硬质合金。3、通过对不同真空烧结温度(1450℃1500℃)和不同保温时间(045min)制备的SiC/La2O3共掺杂的WC-10Ni硬质合金的研究发现,烧结温度为1475℃,保温时间为30min时制备的WC-10Ni-0.5SiC-0.5La2O3硬质合金综合性能最佳。所制备的WC-10Ni-0.5SiC-0.5La2O3硬质合金的致密度高达99.75%,硬度、断裂韧性、抗弯强度分别达到了1550HV、16.19MPa·m1/2、1829.3MPa。4、通过对合金力学性能研究,结合表面微观结构、断口形貌的分析,发现:复合添加剂对硬质合金综合力学性能的提高起到有很大作用。通过SiC硬质相颗粒的强化作用,协同发挥La2O3的抑制作用,促进了硬质合金中WC大晶粒与WC小晶粒分布趋于均匀化。其主要强化机制主要是细晶强化和第二相颗粒弥散强化;其主要韧化机制主要是硬质相晶粒的细化、裂纹分叉、微裂纹产生以及La2O3能阻止裂纹继续扩展和使裂纹产生偏转等。
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