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WC-Ni基硬质合金的光固化增材制造

稀有金属与硬质合金 2024年第2期52卷 76-88页

作者：刘展赫陈子航王日初彭超群时凯华周科朝马格达西·什洛莫王小锋中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 中钨高新材料股份有限公司湖南株洲412000 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 耶路撒冷希伯来大学化学研究所耶路撒冷91904

采用光固化增材制造(3D打印)技术制备WC-Ni基硬质合金,研究了浆料配比和增材制造工艺参数对浆料流变性能和固化性能的影响以及WC-Ni基硬质合金的性能。结果表明:当浆料固含量为40%(体积分数)、分散剂为ZN-1344且加入量为粉体质量的2%时,... 详细信息

采用光固化增材制造(3D打印)技术制备WC-Ni基硬质合金,研究了浆料配比和增材制造工艺参数对浆料流变性能和固化性能的影响以及WC-Ni基硬质合金的性能。结果表明:当浆料固含量为40%(体积分数)、分散剂为ZN-1344且加入量为粉体质量的2%时,WC-Ni浆料的流变性能满足增材制造工艺需求,当剪切速率为100 s^(-1)时,浆料黏度为2.718 Pa·s;该浆料的最大单层固化厚度可达144μm,对应工艺参数为0.01 mm线间距、90%激光功率和2 000 mm/s扫描速度;采用响应曲面法拟合数据获得的浆料单层固化厚度计算模型,计算值与实际值误差为3.4%,可起理论预测作用;光固化增材制造WC-15%Ni硬质合金的密度和相对密度最高,分别为13.51 g/cm^(3)和96.5%,加入1%晶粒长大抑制剂Cr_(3)C_(2)后,硬质合金维氏硬度显著提高,达到945 HV_(30),接近同等Ni含量但不含有Cr_(3)C_(2)的传统硬质合金硬度。

关键词： WC-Ni基硬质合金光固化增材制造 3D打印响应曲面法晶粒长大抑制剂复杂结构

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TiC钢结硬质合金的研究现状及展望

稀有金属与硬质合金 2023年第6期51卷 96-101页

作者：陈鑫辉董定乾顾金宝熊萧时凯华李辉四川轻化工大学机械工程学院四川自贡643000 自贡硬质合金有限责任公司四川自贡643011 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083

钢结硬质合金因其高硬度及良好的耐磨性,目前广泛应用于新型工具材料及工模具。概述了TiC钢结硬质合金的硬质相与黏结相成分设计对材料组织、性能的影响,介绍了TiC钢结硬质合金的制备方法。粉末冶金工艺仍是主流方法,阐述了粉末冶金方... 详细信息

钢结硬质合金因其高硬度及良好的耐磨性,目前广泛应用于新型工具材料及工模具。概述了TiC钢结硬质合金的硬质相与黏结相成分设计对材料组织、性能的影响,介绍了TiC钢结硬质合金的制备方法。粉末冶金工艺仍是主流方法,阐述了粉末冶金方法中球磨、压制和烧结工艺的优化方法,而原位合成法、液压浸渗法和钢结硬质合金表面涂层也因其低成本和性能优异充满发展潜力。最后分析了TiC钢结硬质合金当前的不足,并展望了其未来的发展趋势。

关键词： TiC钢结硬质合金成分设计性能粉末冶金

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固相法制备超细/纳米WC粉末的研究进展

硬质合金 2022年第3期39卷 227-237页

作者：张玉琪倪莹驰时凯华自贡硬质合金有限责任公司四川自贡643011

超细/纳米WC粉末是指粒径在0.5μm以下的WC粉末,是制备超细/纳米硬质合金的关键原料。超细/纳米WC粉末的使用可显著提高合金的机械性能,如抗弯强度、硬度和耐磨性。近年来,超细/纳米WC粉末的批量制备技术成为研究开发高端硬质合金的热... 详细信息

超细/纳米WC粉末是指粒径在0.5μm以下的WC粉末,是制备超细/纳米硬质合金的关键原料。超细/纳米WC粉末的使用可显著提高合金的机械性能,如抗弯强度、硬度和耐磨性。近年来,超细/纳米WC粉末的批量制备技术成为研究开发高端硬质合金的热点之一。本文综述了高品质超细/纳米WC粉末的固相法制备技术,着重介绍了氢还原碳化法、碳热还原碳化法和机械合金化法制备超细/纳米WC粉末的技术进展和研究现状;展望了不同制备方法的发展趋势;通过探讨比较不同制备方法的优缺点及产物的品质,认为氢还原碳化法是最有可能实现大规模工业化生产高品质超细/纳米WC粉末的方法。

关键词：超细纳米 WC粉末固相法研究进展

不同添加剂对(W,Mo)C-6%Ni合金性能的影响

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硬质合金 2022年第2期39卷 118-126页

作者：倪莹驰江佳阳董凯林时凯华自贡硬质合金责任有限公司四川自贡643000

利用粉末冶金工艺制备了不同添加剂的(W,Mo)C-6%Ni(含量为质量分数,下同)合金,其中“MoC”的含量为10%,添加剂分别为Cr_(3)C_(2)、Ta C以及Cr_(3)C_(2)+TaC。利用金相显微镜、钨灯丝扫描电镜、硬度分析仪、万能电子试验仪等设备对合金... 详细信息

利用粉末冶金工艺制备了不同添加剂的(W,Mo)C-6%Ni(含量为质量分数,下同)合金,其中“MoC”的含量为10%,添加剂分别为Cr_(3)C_(2)、Ta C以及Cr_(3)C_(2)+TaC。利用金相显微镜、钨灯丝扫描电镜、硬度分析仪、万能电子试验仪等设备对合金组织结构、硬度、断裂韧性、耐磨性进行测定分析。结果表明,Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加的(W,Mo)C-6%Ni合金没有渗碳,具有较好的晶粒粒度分布,TaC更易制备细晶粒合金。SEM以及面扫描表明Cr_(3)C_(2)与TaC易在晶界处偏析。Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加的(W,Mo)C-6%Ni合金显微硬度相对更高,具有最好的断裂韧性和抗弯强度,分别达到15.386 GPa、11.3 MPa·m^(1/2)、2600 MPa。通过对切削磨损以及磨粒磨损的研究,发现Cr_(3)C_(2)对耐磨性影响更大,Cr_(3)C_(2)+Ta C复合添加与单独添加Cr_(3)C_(2)的(W,Mo)C-6%Ni合金耐磨性相当。实验证明添加剂总量不变的条件下,相比于单独添加Cr_(3)C_(2)或Ta C,Cr_(3)C_(2)+TaC复合添加有利于制备高性能的(W,Mo)C-6%Ni合金。

关键词： (W,Mo)C-6%Ni Cr_(3)C_(2) TaC 断裂韧性

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残废硬质合金回收产业化现状与技术发展趋势

硬质合金 2022年第6期39卷 495-504页

作者：张钱伟时凯华顾金宝廖宇自贡硬质合金有限责任公司研发中心四川自贡643011

随着硬质合金产业的不断发展,钨资源消耗日益加剧,如何高效的从残废硬质合金中对钨资源进行回收再利用成为国内外相关企业以及学者关注的焦点。本文综述了产业界对残废硬质合金资源回收再利用的企业概况及产品方向,梳理了高温机械破碎... 详细信息

随着硬质合金产业的不断发展,钨资源消耗日益加剧,如何高效的从残废硬质合金中对钨资源进行回收再利用成为国内外相关企业以及学者关注的焦点。本文综述了产业界对残废硬质合金资源回收再利用的企业概况及产品方向,梳理了高温机械破碎法、锌熔法、电解法等主流回收方法的研究及发展现状,对比了不同再生料制备的硬质合金的物理性能差异,阐明了相关回收技术在产业化应用中的优劣势与适用性;检索了国内残废硬质合金回收技术相关的专利,归纳并分析了残废硬质合金回收相关技术专利的发展趋势、申请人类别以及专利的技术构成等。提出了残废硬质合金种类复杂难回收、再生合金的性能无法与原生合金媲美等亟待解决的技术问题,展望了残废硬质合金回收产业向高品质再生料、构建闭环产业链等方向发展的前景。

关键词：残废硬质合金产业概况回收方法专利发展趋势

3D打印硬质合金:光固化打印前驱体间接制备

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中国有色金属学报 2023年第4期33卷 1063-1073页

作者：王新宇冯艳昝秀颀时凯华舒军廖军彭超群王日初什洛莫·马格达西王小锋中南大学材料科学与工程学院长沙410083 中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 自贡硬质合金有限责任公司研发中心自贡643011 耶路撒冷希伯来大学卡萨利应用化学中心以色列耶路撒冷91904

为了实现3D打印硬质合金的目的,本文提出了一种基于光固化3D打印硬质合金的方法,即以钨盐和钴盐为原料,并借助光辐照聚合,光固化打印硬质合金前驱体坯体,再通过后处理—高温还原/碳化并烧结致密化为硬质合金。采用流变仪、紫外分光光度... 详细信息

为了实现3D打印硬质合金的目的,本文提出了一种基于光固化3D打印硬质合金的方法,即以钨盐和钴盐为原料,并借助光辐照聚合,光固化打印硬质合金前驱体坯体,再通过后处理—高温还原/碳化并烧结致密化为硬质合金。采用流变仪、紫外分光光度计、同步热分析仪和XRD衍射仪等研究了墨水的紫外流变性能和稳定性,分析了前驱体的转变过程,探究了钨盐/有机物摩尔比对高温后处理产物的影响规律,最终获得了蜂窝结构的3D打印硬质合金部件。结果表明:优化的墨水配方中,当水/丙烯酸质量比为2.5、偏钨酸铵溶解度为100%以下时,TPO和PEGDA的加入量为溶剂质量的2%。在高温后处理过程中,3D打印硬质合金前驱体内的盐和有机物发生分解、还原和碳化等一系列反应。偏钨酸铵首先分解为氧化钨,再在氢气气氛下被还原为纯钨,然后与有机物分解产生的碳源依次发生碳化反应,转化为W2C和WC。当钨盐/有机物摩尔比低于0.85时,高温后处理产物为纯WC相。最终获得3D打印蜂窝结构的硬质合金,此合金结构完整、表面光滑,主要物相为WC和Co。

关键词： 3D打印硬质合金光固化碳化钨水基墨水

APT晶型与粒度组成对碳化钨粉粒度及硬质合金晶粒异常长大的影响

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硬质合金 2023年第5期40卷 362-369页

作者：周红翠昝秀颀董凯林时凯华中钨高新材料股份有限公司湖南株洲412000 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 自贡硬质合金有限责任公司四川自贡643011

选择单晶和多晶两种晶型的APT为原料,对粒度组成进行了筛分控制,通过对比以不同晶型与粒度组成的APT为初始原料制备的WC粉的形貌与粒度、硬质合金的粗晶数量,研究了APT晶型与粒度对WC粉和硬质合金物理性能与微观结构的影响。结果表明:... 详细信息

选择单晶和多晶两种晶型的APT为原料,对粒度组成进行了筛分控制,通过对比以不同晶型与粒度组成的APT为初始原料制备的WC粉的形貌与粒度、硬质合金的粗晶数量,研究了APT晶型与粒度对WC粉和硬质合金物理性能与微观结构的影响。结果表明:相较于多晶APT,采用平均粒度接近的单晶APT制备的WC粉具备相对较小的平均粒度和更集中的粒度分布。同时,在不同碳含量和烧结温度下,以单晶APT为初始原料生产的WC所制备的硬质合金具备明显较少的异常长大晶粒,并且随烧结温度的升高和碳含量的增加,异常长大WC晶粒数量增加显著低于多晶APT生产WC所制备的合金;另外,无论是单晶还是多晶APT粉末中,控制200目以上粗大颗粒的存在,都会明显降低WC粉的平均粒度和离散度,并获得异常长大晶粒较少的硬质合金。

关键词： APT 晶型粒度组成硬质合金晶粒异常长大

CeO_2添加及碳含量对超细WC-9Ni-0.4Cr_3C_2硬质合金热性能与表面形态的影响

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稀有金属材料与工程 2016年第10期45卷 2593-2597页

作者：时凯华刘小胡周科朝闵召宇廖军昝秀颀中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083 自贡硬质合金有限责任公司四川自贡643011

以超细WC-9Ni-0.4Cr_3C_2硬质合金为研究基体,采用传统粉末冶金方法制备了不同Ce O_2添加量与碳含量的4组合金试样,利用Hot Disk热常数分析仪,采用瞬变平面热源法(TPS)技术测量了材料的热性能;并采用XRD、SEM和EDX等方法对4组合金烧结... 详细信息

以超细WC-9Ni-0.4Cr_3C_2硬质合金为研究基体,采用传统粉末冶金方法制备了不同Ce O_2添加量与碳含量的4组合金试样,利用Hot Disk热常数分析仪,采用瞬变平面热源法(TPS)技术测量了材料的热性能;并采用XRD、SEM和EDX等方法对4组合金烧结后基体与表面进行了分析与观察。实验结果表明:合金的热导率和热扩散系数随着Ce O_2的添加量增加而降低,而合金的比热容则出现小幅上升。另外,当WC-9Ni-0.4Cr_3C_2-Ce O_2合金中碳含量较低时,Ce会在合金表面以硫化物或氧化物的形式聚集。随着碳含量的升高,Ce的表面聚集现象逐渐消失,同时合金的热导率和热扩散系数明显上升,比热容变化并不明显。同时,合金出现了渗碳的趋势。

关键词：碳含量硬质合金 Ce O2 热性能表面形态

合金碳含量和烧结气氛对WC-6%Co超细硬质合金表面形貌及成分的影响

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稀有金属 2015年第9期39卷 799-806页

作者：刘小胡时凯华闵召宇杨新宇廖军吴翔自贡硬质合金有限责任公司四川自贡643011 中南大学粉末冶金国家重点实验室湖南长沙410083

通过对WC-6%Co(质量分数)超细硬质合金烧结后的表面形貌进行扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,分析和讨论造成合金表面麻点、呈灰黑色和出现黑斑的原因,得出合金碳含量和烧结气氛对合金表面贫钴和吸附杂质、富钴的影响机制,及该实验条件下... 详细信息

通过对WC-6%Co(质量分数)超细硬质合金烧结后的表面形貌进行扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析,分析和讨论造成合金表面麻点、呈灰黑色和出现黑斑的原因,得出合金碳含量和烧结气氛对合金表面贫钴和吸附杂质、富钴的影响机制,及该实验条件下造成合金表面形貌及成分差异的原因。合金碳含量比烧结气氛碳浓度低时,合金表面极易出现贫钴现象,同时表面会吸附烧结气氛中夹杂的C,O,Ca,S杂质元素;反之,会出现合金表面富钴现象,合金表面不会吸附O,Ca,S杂质元素。合金碳含量与烧结气氛碳浓度高低变化,而使合金表面既有富钴区、又有贫钴区时,合金表面有麻点或呈灰黑色;合金渗碳时,合金表面易有黑斑出现;合金表面富钴且一致时,合金具有正常金属光泽。

关键词：超细硬质合金碳含量烧结气氛表面形貌成分