WC—Co硬质合金微观结构的参数化模型
WC-Co硬质合金机械性能的数值模拟与实验研究的开题报告
WC-Co硬质合金机械性能的数值模拟与实验研究的开题报告一、研究背景与意义WC-Co硬质合金具有高硬度、高强度、高耐磨、高耐腐蚀等优良性能，广泛应用于切削、磨削、耐磨、冲击等领域。
机械性能是WC-Co硬质合金材料应用性能的重要参数之一，因此研究WC-Co硬质合金机械性能具有重要意义。
传统方法通过实验研究WC-Co硬质合金的机械性能，但实验成本高、周期长，同时某些复杂的试验无法实现，如局部应变场的测量、应力场的测量等问题。
基于此，数值模拟的研究可以用来预测WC-Co硬质合金的力学行为，设计新材料等方面作出重要贡献。
二、研究内容和方向本文旨在研究WC-Co硬质合金机械性能的数值模拟与实验，并且结合理论及实验分析来验证模拟结果的准确性。
1.建立机械模型通过有限元方法（FEM）建立合适的机械模型，考虑材料的非线性特性、多阶段破坏及复杂载荷等因素。
2.模拟测量以实验数据为基础，比较模拟数据和实际数据以验证模拟结果的准确性。
模拟中可以考虑多种载荷情况，如静态荷载、动态荷载、疲劳载荷等。
3.研究分析在模拟结果基础上，进一步研究WC-Co硬质合金的结构特征、材料力学行为等。
三、研究方法本文采用有限元方法（FEM）进行数值模拟，通过建立三维模型来模拟WC-Co硬质合金的力学响应。
同时结合实验的测量数据来验证模拟结果的准确性。
四、研究计划和时间安排第一年：1.调研WC-Co硬质合金的机械性能研究现状，明确本研究的重点和难点。
2.撰写WC-Co硬质合金的数值模拟方法及程序设计。
3.建立WC-Co硬质合金的有限元模型，并在有限元软件上进行模拟和分析。
第二年：1.通过实验研究WC-Co硬质合金的机械性能及其影响因素。
2.将模拟数据与实验数据进行比较分析，验证模拟的准确性。
3.探究WC-Co硬质合金的结构特征和力学行为等。
第三年：1.总结研究成果并进行论文撰写。
2.进行WC-Co硬质合金的性能优化研究。
3.展示研究成果，发表论文。
WC-Co超细硬质合金微观结构对其性能的影响
积分数；d— ——WC 的晶粒度。
Garland 认 为 ， 断 裂 出 现 在 WC 晶 粒 内 部 和
WC-Co 边界及Co 相内部。 因此，减小 WC 晶粒尺寸
将增大碳化物相的接触数量， 而以分布高度均匀的
钴相作粘结相，可以提高合金的强度。 Garland 理论
能 够很好地解 释 Co 含量一定 时， 合金强 度随 WC
硬 质 合 金 代 表 性 的 强 度 理 论 有 Garland 理 论 [9]
Kpeйmep 理论[10]以及铃木寿[11]理论。
1.1 Garland 理论
Garland 从弥散体系的强度理论出发，推导出硬
质合金强度公式：
3
σ2=K·fWC 2 d
(1)
其中 ：σ— ——屈 服 强 度 ；K— ——常 数 ；fWC— ——WC 相 体
d=λ(1-C) fWC =λ(1-C)/k
(5)
1-fWC
硬 度 （HV30） 强 度 /(N/mm2)
Co 的质量分数%
Co 的质量分数%
图 1 晶粒度、Co 含量与硬度、强度的关系[8]
·190·
硬质合金
第 26 卷
其中 C 为 WC/WC 邻 接 度 ，fWC 为 WC 的 体 积 分
数。 如果体积分数是固定的，那么体积分数相关的
模量；fCo— ——Co 的体积分数；C— ——裂纹长度。
Kpeйmep 还指出，合金断裂强度与 WC 晶粒间
的钴层厚度，即 Co 粘结相平均晶粒自由程成反比，
但是，Kpeйmep 强度理论没有考虑晶粒度对强度的
影响。
1.3 铃木寿理论
日本的铃木寿、林宏尔等人曾对硬质合金的断
裂进行系统的研究， 并指出硬质合金的断裂起源于
WC_Co_Ni硬质合金的微观组织和断裂强度.
Vol.14No.4粉末冶金技术PowderMetallurgyTechnology 1996.11WC-Co-Ni硬质合金的微观组织和断裂强度何平X(中南工业大学,长沙410083)摘要结合WC-Co-Ni硬质合金工业生产中的质量检测工作,应用二次电子图像(SEI)、背散射电子图像和特征X射线扫描图像,观察和分析了该合金的断裂行为,并讨论了降低合金断裂强度的因素。
主题词WC-Co-Ni硬质合金断裂行为断口形貌孔隙夹杂物1前言WC-Co-Ni硬质合金的微观组织结构,在理论状态下仅仅存在WC硬质相和钴镍粘结相,但通常会有较为复杂的组织结构,这些微观组织结构与合金的断裂强度有着密切的关系。
虽然对WC-Co-Ni硬质合金的强度、碳化物平均晶粒度、粘结相间的平均自由程、粘结相成分及其相互关系进行过许多研究,但是,对于抗弯强度出现极低值等问题,尚不能用这些理论进行完满的解析。
本文作者在采用光学显微镜观察分析的基础上,采用SEI、BEI及特征X射线线扫描等方法,对WC-Co-Ni硬质合金的断口形貌、断裂行为行径断裂源、孔隙、夹杂物的周围组织结构及成分进行观察和分析,从实践和原理方面阐述硬质合金的断裂行为和断裂的机理,为提高产品质量提出了建议。
2试样制备和实验方法试样制备:采用工业生产制得WC-Co-试样选择:在检测中,其抗Ni硬质合金产品。
弯强度波动范围在2300～3000MPa,和少数X何平,1978,工程师。
〔1〕抗弯强度较高或低于此范围的试样,对其新生断口进行较全面的观察和分析。
按国家标准GB3488-83(≈ISO4499-1978)制得金相试样,对合金金相作成分分析。
JCXA-733型电子探针显微分析仪的实验条件和方法:加速电压25kV,电子束流500×10-9A;应用SEI观察断口形貌,对断裂面附近的显微组织用BEI观察,同时观察夹杂物周围的组织结构,应用波谱仪分析夹杂物的化学成分及其浓度分布。
WC_Co硬质合金的显微结构参数
金的 结构特征; 合金的比矫顽磁力 H SC与 C 相平均自 由程 K 间存在 定量关 系: H SC= 41 05@ 10- 7PK。讨 论了用磁性和密度测定值无损鉴定两相 WC- Co 硬质合金显微结构参数的可行性。
关键词: WC-Co 硬质合金; 显微结构参数 ; 比矫顽磁力 H SC
中图分类号: T B303; TF1251 3
01 761 01 730 01 517
WC-10Co 01 16 01163 01 70 01 651 01 136 0159 01609 01 33 01 329
11 460
190
WC-15Co 01 23 01226 11 10 11 02
01 333 0150 01527 01 67 01 653
第 26卷 第1期 20 05 年 2月
材料热处理学报
TRANSACTIONS OF MATERIALS AND HEAT TREATMENT
Vol . 2 6 No . 1 February 2 00 5
WC- Co 硬质合金的显微结构参数
刘寿荣
( 天津硬质合金研究所, 天津 300222)
摘 要: 通过 X 射线衍射分析( XRD) , 扫描 电镜( SEM ) 体视学 测量和 磁性 与密度 测试, 并 依据碳 化钨
便设法将式( 1) 中的 CWC 对性能的影响与其他参量分
开是人们特别关注的研究课题。
1 实验方法
按正常粉末冶金工艺经液相烧结制备不同 C相 含量和 WC 平均晶粒尺寸的 WC- Co 硬质合 金试样。
收稿日期: 2004-05-27; 修订日期: 2004-07- 28 作者简介: 刘寿荣( 1939 ) ) , 男, 天津 硬质合金 研究所 正高级 工程 师, 从事难熔金属和硬 质合金 材料 科学 研究, 已发 表论文 80 篇, 电 话: 022- 28127520, E-mail: lyb- 123@ yahoo. com. cn
WC-Co硬质合金硬度模型的研究进展
ＷＣ － Ｃ ｏ硬 质合 金 主要 由两 个 相 互 贯 穿 的相 组
成： 硬 而脆 的 ＷＣ相 ； 相 对软 而 延 展 性 强 的 Ｃ ｏ粘结
依据 。硬 度是硬 质 合 金 最 为重 要 的性 能 参 量 之 一 ， 其 与组织 结构 之 间 的关 系 密切 ， 受 合 金 中 微 观 缺 陷
Ｃａ ｏ Ｒｕ ｉ ｊ ｕ ｎ，Ｌｉ ｎ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ ｕ ａ ｎ ｇ （ Ｐ ｏ ｗ ｄ ｅ ｒ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｌ ｕ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ Ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ Ｄｅ ｐ ａ ｒ ｔ ｍｅ ｎ ｔ ， Ｇｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｌ Ｒ ｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｆ ｏ ｒ Ｎｏ ｎ ｆ ｅ ｒ ｒ ｏ ｕ ｓ Ｍｅ ｔ ａ ｌ ｓ ，Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ ０ ８ ８， Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
WC-Co梯度硬质合金的设计、制备及其性能研究的开题报告
WC-Co梯度硬质合金的设计、制备及其性能研究的开题报告一、研究背景随着工业化进程的不断加快，工业制造对于高性能材料的需求日益增强，而硬质合金是一种具有优异性能的重要材料。
传统的WC-Co硬质合金由于其全硬相的本质，具备高硬度、高强度、高耐磨等特点。
但由于其存在脆性、易断裂等问题，使得其在高负荷、高强度、以及极端工况下的应用受到了限制。
为了提高硬质合金的全方位性能，近年来开始出现了许多新型硬质合金材料，梯度硬质合金便是其中的一种。
梯度硬质合金采用WC-Co硬质合金为基础材料，通过表面改性、成分调整等方法，在硬质合金材料内部形成硬度、韧性、强度等方面的梯度分布，避免了全硬相的脆性缺陷，弥补了传统硬质合金的不足，具有在极端工况下的优异表现的良好应用前景。
二、研究内容1.硬质合金的设计：通过分析WC-Co硬质合金在不同应用场合的需求，制定出合理、可行的梯度分布方案。
2.硬质合金的制备：采用常规的粉末冶金工艺，通过调节压力、温度、压力等参数，制备出具有梯度分布的硬质合金坯料。
3.硬质合金的性能研究：对合成的硬质合金进行力学性能、物理性能、化学性能等多方面的测试，探究其在实际应用中的表现。
4.结构及微观性能分析：采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜等先进的材料表征手段，对制备出的硬质合金进行微观结构与组织性质分析，以期探究梯度结构对其性能的影响机制。
三、研究意义本研究的主要目的是研发一种具有优异性能的新型硬质合金，具有以下几点显著的意义：1.提高硬质合金在高负荷工况下的全方位性能。
2.为高性能材料在工业制造应用中提供了新的选择。
3.深入探究梯度结构的设计、组织性质对材料性能的影响机制。
4.为我国硬质合金材料的研究提供了新的思路和方法。
WC-Co硬质合金的强度
f 上= 1. 79X Co (1+ 0. 704X Co)
X 上= 1. 09X Co
Κ上=
1.
79X
Co·L
上 WC
(1-
1. 09X Co)
(1)
=
1.
65X
上·L
上 WC
(1-
X 上)
(2)
故 Κ、X 和 LWC之间的关系可表示为
Κ= 1. 65X ·L W C (1- X )
(3)
或记为 Κ L W C = 1. 65X X W C 式中 XWC为W C 相的质量分数 (w t. )。
决定的 相成分 (钨和碳在 相中的浓度) 才是制约W C 在 相中溶解—析出过程的决
定性因素, 因而也是影响W C2Co 合金W C 平均晶粒尺寸 LWC 的重要因素。 求得了相应
。
于最大抗弯强度
ΡTR
m S
ax
的
LW C～
XCo
反比关系式和最佳
相平均自由程 Κ 的取值范围。
。
提出了在 相质量分数 X 增大引起 Κ 增大的情况下 Κ 对应的合金结构由连续的W C
d
W
1 C
)
·X
图
3 相应于的
ΡTR
m S
ax
的
L W C～
XCo 的关系
这种反比例关系如图 3 所示。 根据 (8) 式和 (1)
式可求得出当
L
W
C
和
XCo
改变时相应于
Ρ m ax TR S
的
Κ上
的取值范围 (图 4)。由图 3 可知, 欲制备高强度的两
相W C - Co 合金, 可供选择的 LWC 和 XCo 的最佳组
基于微观结构的WC-Co硬质合金硬度预报模型
基于微观结构的WC-Co硬质合金硬度预报模型王东;赵军;李安海;崔晓斌【摘要】采用“随机法”构建了考虑WC-Co硬质合金的Co相体积分数、晶粒平均粒径分布、晶粒形心分布以及晶粒取向角分布的微观结构模型,结合显微压痕实验的有限元模拟,提出一种基于材料微观结构的硬度预报模型.结果表明:“随机法”构建的微观结构模型较好地反映了材料的真实细观结构特征;材料的硬度受微观结构的影响较大,其中以Co相体积分数和晶粒平均粒径分布最为显著.模拟结果与实验结果吻合较好,从而证明了提出的模型能够准确地预报WC-Co硬质合金的硬度.【期刊名称】《材料工程》【年(卷),期】2013(000)009【总页数】6页(P22-26,31)【关键词】WC-Co硬质合金;微观结构;硬度;显微压痕实验;有限元仿真【作者】王东;赵军;李安海;崔晓斌【作者单位】山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南250061;山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南250061;山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南250061;山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室,济南250061【正文语种】中文【中图分类】TG135+.5随着计算机技术和数值仿真的发展，使用计算机仿真模型预报材料性能的技术也取得了飞速的发展[1－6］。
硬度是硬质合金材料具备的基本性能之一，它在很大程度上取决于显微结构，这不仅包括各相的硬度，而且包括各相的体积分数、晶粒形状及取向、粒径的分布规律，这些造成了其微观结构的不均匀性和复杂性，使得材料微观结构的建模具有很大难度，因而构建硬度预报模型成为材料科学工作者亟待解决的关键问题。
Lee H.C.等[7］认为 WC相、Co相和 WC－Co硬质合金有相同的约束参数，从而给出了计算硬度的经验公式。
但是，Xu Zhihui等[8］提出了不同的观点，认为WC相、Co相和WC－Co硬质合金的约束参数是不同的，提出了改进后的模型。
WC-Co梯度结构硬质合金研究进展
WC-Co梯度结构硬质合金研究进展I. 前言- 研究背景与意义- 目前国内外研究概况- 论文研究方法及结构II. WC-Co梯度结构硬质合金的制备技术- 常见制备方法及原理- 靶材制备技术- 喷射沉积技术- 电子束熔炼技术III. WC-Co梯度结构硬质合金的微观组织结构- 硬质相含量以及分布- 梯度结构的金属间化合物- 涂层的相结构和成分- 硬质合金表面的形貌和组织IV. WC-Co梯度结构硬质合金的力学性能- 梯度结构对硬质合金力学性能的影响- 梯度结构对硬质合金的磨损、疲劳性质的影响- 硬质合金的塑性变形机理V. WC-Co梯度结构硬质合金的应用研究- 梯度结构硬质合金在切削加工中的应用- 梯度结构硬质合金在切割和雕刻工艺中的应用- 梯度结构硬质合金在模具制造中的应用- 梯度结构硬质合金在电子设备与航空航天领域中的应用VI. 结论- WC-Co梯度结构硬质合金研究进展的综述- 今后研究方向和展望注：WC-Co梯度结构硬质合金是由钨碳化物硬质相和钴基粘结相按照一定的比例在材料内部形成梯度分布的结构，它具有高硬度、高强度、高耐磨、耐腐蚀、耐高温等优异性能。
I. 前言随着科技的进步和工业化的不断发展，对于高强度、高耐磨、高温强度和化学稳定性能的材料需求越来越高，这也催生了硬质合金材料在工业领域中的广泛应用。
硬质合金材料是由硬质粒子和粘结相组成的复合材料，其中硬质相主要是碳化钨（WC）、碳化钛（TiC）等。
而WC-Co梯度结构硬质合金则是由钨碳化物硬质相和钴基粘结相按照一定的比例在材料内部形成梯度分布的结构。
WC-Co梯度结构硬质合金因其高硬度、高强度、高耐磨、耐腐蚀、耐高温等优异的力学性能而备受关注。
因此，对于WC-Co梯度结构硬质合金的研究已经成为当前材料科学领域的热点之一。
本文旨在综述目前WC-Co梯度结构硬质合金研究的进展，并通过对已有研究成果的总结，探究WC-Co梯度结构硬质合金未来的发展趋势。
基于微观结构的WC-Co硬质合金硬度预报模型
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ａ ｍｏ ｄｅ ｌ ｉ ｓ ｐ ｒ ｏｐ ｏｓ ｅ ｄ ｂ ｙ ｔ ａ ｋｉ ｎ ｇ ｔ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｒ ｏｓ ｔ ｒ ｕｃ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｃ ｅ ｍｅ ｎｔ ｅ ｄ ｃ ａ ｒ ｂ ｉ ｄ ｅ ｓ ｉ ｎｔ ｏ ｃ ｏ ｎｓ ｉ ｄｅ ｒ ａ —
ｄ ｏ ｉ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ — ４ ３ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ０ ９ ． ０ ０ ５
中 图分 类 号 ： Ｔ ＧＩ ３ ５ 。 。 ． ５
文 献标 识码 ： Ａ
Байду номын сангаас
文章编号 ： １ ０ ０ １ — ４ ３ ８ １ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９ ０ ０ ２ ２ — ０ ５
（ Ｋｅ ｙ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｈｉ ｇｈ Ｅｆ ｆ ｉ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｙ ａ ｎｄ Ｃｌ ｅ ａ ｎ Ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ
Ｍａ ｎｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕｒ ｅ ｏ ｆ Ｍ ＯＥ ， Ｓｃ ｈｏ ｏ ｌ ｏｆ Ｍｅ ｃ ｈａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ Ｅｎ ｇｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎｇ，
亚微米-纳米晶粒wc-co硬质合金烧结与组织
亚微米-纳米晶粒wc-co硬质合金烧结与组织硬质合金是一种由硬质颗粒和多孔金属中相互作用、形成的复合材料。
其中，硬质颗粒的种类和组成主要决定了硬质合金的力学性质。
由此衍生出多种硬质合金类别，如WC-Co硬质合金，是由碳化钨颗粒和钴金属矿物相互作用制成。
WC-Co硬质合金因其高硬度、耐磨性和高耐腐蚀性被广泛应用于工业生产领域。
下文将主要介绍亚微米-纳米晶粒WC-Co 硬质合金的烧结制备及其组织结构特征。
烧结是制备硬质合金的重要工艺环节，主要包括干燥、预压和高温烧结等步骤。
在实验中，采用较为先进的热压烧结技术制备出了亚微米-纳米晶粒WC-Co硬质合金。
其中，采用硬质颗粒掺杂的方法制备出颗粒直径在100-300 nm之间，共分为4种大小：A类为约110 nm，B类为121 nm，C类为167 nm，D类为223 nm。
掺杂后的硬质颗粒具有较高的稳定性和分散能力，有助于成品硬质合金的物理性质提升。
通过烧结工艺，将WC-Co硬质颗粒泥浆注入模具中，并将模具送入高温烧结炉内进行烧结。
烧结时，由于炉内气氛的变化，使得Carbo-thermal Reduction反应发生，即在高温下，Co金属与粉末间的碳化反应生成更具高硬度、较小的碳化物WC，同时也产生少量的W2C和W。
在亚微米-纳米晶粒WC-Co硬质合金中，我们可以看到颗粒内部结构呈现出粗细不同的碳化物晶粒，与此同时，Co金属以颗粒间的唇形区域形成段状结构，从而增强了整个合金的强度和耐磨性。
通过电子显微镜的观测可以发现，这些薄片状段结构Co金属和Apicesx2的相互作用是构成高硬度和高抗磨损性的关键因素。
溶液将其只提取出其中的硬质颗粒晶粒，可以看到颗粒均匀大小，无明显的表面疤痕或缺陷缺陷。
综上所述，亚微米-纳米晶粒WC-Co硬质合金是一种优异的复合材料，其制备技术和组织结构特征对其物理力学性质起到至关重要的作用。
随着科技的发展，我们相信在应用领域上还将有更多硬质合金材料被制备出来，而随着今后的研究，硬质合金制备工艺也将不断优化，其应用领域也将越来越广泛。
wc-co硬质合金热处理强化机理作用的研究
wc-co硬质合金热处理强化机理作用的研究WC-Co硬质合金是一种广泛应用于切削加工、磨料加工和矿山工具等领域的重要工程材料。
钨碳化物（WC）是该材料的主要相，与钴（Co）形成共晶合金组织。
为了提高WC-Co硬质合金的性能，通常采用热处理强化的方法。
本文旨在介绍WC-Co硬质合金热处理强化机理作用的研究。
热处理强化是通过改变材料的微观结构和化学成分来实现的，从而提高材料的力学性能、耐磨性和耐腐蚀性。
WC-Co硬质合金的热处理强化主要是通过以下机理作用来实现的。
第一，热处理可以改变WC颗粒的形态和尺寸分布，从而影响WC颗粒的分散程度和强度。
研究表明，通过控制热处理温度和时间，可以得到不同尺寸和形态的WC颗粒。
当WC颗粒分散均匀、尺寸适中时，提高了WC-Co硬质合金的硬度和强度。
第二，热处理过程中，WC和Co之间的化学反应会发生。
当热处理温度高于900℃时，WC开始发生碳化反应，即碳原子从Co中扩散到WC颗粒表面，形成更加致密的碳化物膜层，并改善了WC颗粒与Co的结合。
这种化学反应还能够防止WC颗粒在切削或磨耗过程中从基体中脱落。
第三，热处理可以改变Co的晶粒大小和分布，从而影响Co的塑性和变形能力。
当热处理温度高于900℃时，Co开始晶化，晶粒的尺寸和分布取决于热处理温度和时间。
较小的Co晶粒有助于提高WC-Co硬质合金的强度和韧性。
总之，WC-Co硬质合金的热处理强化机理作用主要是通过调整WC颗粒尺寸和形态、改善WC颗粒与Co的结合、防止颗粒脱落以及改变Co晶粒大小和分布等方面实现的。
未来研究应更多关注热处理条件的优化、热处理和机械加工等工艺相结合的新技术开发，提高WC-Co硬质合金的性能和成本效益。
WC-Co硬质合金微观结构参数化建模及性能研究
Date of Submission: November twenty thirtieth，2014 Date of Examination: March seventeenth，2015
University: Shenyang Ligong University
沈阳理工大学
硕士学位论文原创性声明
基于自适应参数化建模法生成两种不同晶粒尺寸（纳米晶与亚微晶）的不同 分布方差的 WC-Co 硬质合金微观结构参数模型。并建立微观结构有限元模型，研 究 WC 晶粒粒度对合金力学性能的影响，结果表明未考虑晶粒界面及晶粒尺度效 应则晶粒分布方差对纳米合金的力学性能影响不大；晶粒分布方差越小亚微合金 力学性能越好；一定范围内的晶粒尺寸差异对合金力学性能影响较小。
Based on the self-adaption parameterized modeling method,the parameterized model of microstructure of WC-Co cemented carbides of the different content of Co have been built. And the finite element model of two-dimension microstructural of WC-Co cemented carbide has been built to research the influence of different Co volume content to the mechanical property of WC-Co cemented carbides and to do the analysis of the defomation mechanism of microstructure.The results showed that the more lower of the content of Co the more higher strength of the cemented ides,and the inner stress focused on the WC and WC interface.
3种特殊微结构WC-Co硬质合金的研究进展
3种特殊微结构WC-Co硬质合金的研究进展
雷纯鹏;赵勇军;刘刚;唐建成
【期刊名称】《粉末冶金工业》
【年(卷),期】2014(24)5
【摘要】研发WC-Co硬质合金新型的粉末制备方法和烧结技术以开发综合性能优良的硬质合金材料受到了广泛的重视,但关于粉末形貌结构对材料性能的影响还缺乏深入的研究。
本文综述了粉末的形貌结构与3种特殊微结构硬质合金,超细/纳米结构硬质合金、中/粗晶粒硬质合金、板晶硬质合金的应用研究进展。
【总页数】6页(P48-53)
【关键词】W/WC粉;形貌结构;微观组织;硬质合金
【作者】雷纯鹏;赵勇军;刘刚;唐建成
【作者单位】南昌大学材料科学与工程学院;南昌硬质合金有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】TF125.3
【相关文献】
1.无损鉴定WC-Co硬质合金显微结构参数的物理基础 [J], 刘寿荣
2.WC-Co硬质合金的性能与成分和显微结构的关系 [J], 刘寿荣
3.WC-Co硬质合金磨损性能研究进展 [J], 曹瑞军;林晨光;马旭东
4.气氛烧结法制备WC-Co梯度硬质合金的研究进展 [J], 孙卫权;原一高;王焱坤;白
佳声;车俊华
5.WC-Co硬质合金的显微结构参数 [J], 刘寿荣
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wc-co硬质合金的co相结构
wc-co硬质合金的co相结构
WC-Co硬质合金是一种高性能的切削工具材料，它的主要组成是碳化钨（WC）和钴（Co），其中的Co起到了黏结剂的作用，可以将WC 颗粒粘合在一起形成坚固的合金体。
在WC-Co硬质合金中，Co的含量通常在6%~20%之间，不同的Co含量也会对其性能产生不同的影响。
Co相是WC-Co硬质合金中最重要的组成部分之一，它主要起到了黏结WC颗粒和提高合金强度的作用。
Co相在合金中的含量通常在
6%~20%之间，而Co相的形态和分布也会影响到合金的各种性能。
在WC-Co合金的制备过程中，Co相是通过烧结工艺制成的。
而在Co相中，Co原子与WC颗粒之间的相互作用是至关重要的。
需要注意的是，Co相不是单纯的金属，它还包含一定的无机化合物以及其它的杂质。
这些杂质可能会影响到合金的性能，因此制备时需要注意去除杂质。
Co相对WC-Co硬质合金的性能有着重要的影响。
一个重要的性质是Co相的硬度，它可以增加合金的硬度和耐磨性。
此外，Co相还可以提高合金的韧性，防止其易断裂和开裂。
另外，Co相还可以减少合金的晶间间隙，增加合金的密实性和耐腐蚀性。
总之，Co相是WC-Co硬质合金中不可或缺的部分。
通过控制Co 相的形态和分布，可以改善合金的各种性能，从而满足不同领域的使用要求。
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ｔｄ ｃ ｒ ｉｅ ｅ ａ ｂ ｄ ｓ。ａ ｍｏｄ ｌｂ ｓ ｄ ｏｎ “ｒ ｎｄ ｅ ａ ｅ ａ ｏｍ ｔ ｄ ｍｅ ｈｏ ”．ｗｈ ｃ ｅ ｅ ｒ ｄ ｔ ｈｅ ｃ ｎｓ ｒ ｔｏ ｆｔ — ｉ ｎ— ｉｈ ｒ ｆ ｒ ｅ ｏ ｔ ｏ ｔ ｕｃ ｉ ｎ ｏ ＷＯ ｄ ｍｅ ｓｏ ｌｍｉｒ ｓ ｒ ｔ ｅｍ ｏ ｅ ，ｗａ ｓ ａ ｌｓ ｅ ． Ｓ ｍ ｅｂａ ｉ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓｏｆｔ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｅｏｆＷ Ｃ— ｉ ｎａ ｃ ｏ ｔ ｕｃ ｕｒ ｄ ｌ ｓｅ ｔ ｂ ｉ ｈ ｄ ｏ ｓｃｐａ ａ ｔ ｒ ｈｅｍｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕｒ Ｃｏ，
司 良英 等ｕ 开 发 了 基 于 Ｖｏｏ ｏ 图 的二 维 多 晶体 材 ｒｎ ｉ 料微 观结构 的模 型 ； 俊 琛 等＿ 李 】 用 Ｖｏｏ ｏ 晶粒 设 应 ｒｎ ｉ
计构 造 了三维异 质体 材料 微观结 构模 型 。
在 研究 ＷＣ Ｃ — ｏ硬 质合 金 局部 力 学 性 能 时使 用 的模 型 从 真 实微观 结构 图 中提 取 出来 ， 一方 面加 大 了工 作 这
现 材料 的微 观结 构参 数 化 ， 现 阶段 材 料 的性 能 预报 对 和微 观结构 优化 有着 重要 的现实 意义 ｌ 。 】 ］ 为 了避 免浪 费时 间 和 过度 使 用 实 验 仪器 ， 限元 有 分 析被 用于 研究 ＷＣ Ｃ — ｏ硬 质合 金 的性 能 ＿ ６ 。但是
王
东， 赵
军 ， 安海 ， 李 王泽 明
（ 山东 大学 机械 工程 学 院 高效 洁净 机械 制造 教育 部重点 实验 室 ， 南 ２ ０ ６ ） 济 ５ ０ １
Ｗ ＡＮＧ ｎ Ｚ ＡＯ ｎ， — ａ ， ＡＮＧ ｅｍｉ ｇ Ｄｏ ｇ， Ｈ Ｊ ｕ ＬＩＡｎ ｈ ｉＷ Ｚ— ｎ
（ ｙ Ｌａ ｏｒ ｔ ｙ ｏｆＨ ｉ ｈ Ｅｆｉｉ ｎｃ ｎ ｅ ｎ Ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌＭ ａ ｆ ｃ ｕ ｅｏｆＭ ＯＥ， Ｋｅ ｂ ａ ｏｒ ｇ ｆｃｅ ｙ ａ ｄ Ｃｌａ ｃ ｎｉａ ｎｕ ａ ｔ ｒ
Ｔｈｅ ｍｏ ｌｃ ｎ ｂｅ ｏ ａ ｎｅ ｎ ｔ ｉ ｄ ｐ ｏｇ ａ ，ｗｈｉｈ ｃ ｎ ｂｅ ｄｉｅ ｔｙ ａ ｌｅ ｎ ｔ ｉ ｔ ｌｍ ｅ ｔ ｄｅ ａ ｂｔ ｉ ｄ ｉ ｈｅ ｍ ｘｅ ｒ ｒ ｍ ｃ ａ ｒ ｃ ｌ ｐｐ ｉ ｄ ｉ ｈｅ ｆｎｉｅ ｅ ｅ ｎ ｓ ｆｗａ ｅ Ｔｈ ｒ ｓ ｌｓ ｈｏ ｏｔ ｒ． ｅ ｅ ｕ ｔ ｓ ｗ ｔ ｔ ｈ ａ ｔ １ ｈａ ｔ ｅ ｃ ｕａ ｍｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ ｍａ ｅ ｉｌ ｃ ｎ ｅ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｃ ａ ａ ｔ ｒｓ ｉｓ ｆ ｔ ｒａ ａ ｂ
４ 结 论
（） 出 构 建 Ｗ ＣＣ １提 — ｏ硬 质 合 金 二 维 微 观 结 构 模
型 的方法 ， 通 过对 比模 型设 计 参数 与实 际 参 数 之 间 并
Ｍ ａ ｅ ｉ ｌ Ｓ ｉ ｎ ｅ， ０ ８ ４ １ ： ３ ｔ ｒａ ｓ ｃｅ ｃ ２ ０ ， ３（ ） ２ ５— ２ １ ４ ．
ｔｖ ｄ ｌ ｇ ｏ ｃ ａ ｉａ ｒ ｅ ｔｅ ｆｈ ｒ ｎ ｕ ｅ ｈａ ｄ ｍｓ ｉ ｅ ｍｏ ｅ ｉ ｆｍｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｐ ｏｐ ｒ ｉ ｓｏ ａ ｄ ａ ｄ ｓ ｐ ｒ ｒ ｎ —
态分 布。将 这些参 数 分布 与实 际材 料微 观结 构 参 数分 布 的统计结 果进行对 比 ， 现其统计结 果符 合实 际材料 发 微观结构参 数 的分 布规 律 ， 从而证 明了模 型的可靠性 。
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏ ｄｅ ｏ ｒ ａ ｉ ｅｔ ｒ ｅ ｔ ｅ ｃ ｉ ｎ ａ ｉｒ ｔ ｕｃ ｕ ｅｏｐ ｉ ｉａ ｉ Ｃ— ｅ ｅ — ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｒ ｔ ｅ ｌｚ ｈｅ ｐ ｏｐ ｒ ｙ ｐｒ ｄｉｔｏ ｎｄ ｍ ｃ ｏｓ ｒ ｔ ｒ ｔｍ ｚ ｔｏｎ ｏｆＷ Ｃｏ ｃ ｍ ｎ
ｖ ｌｍ ｅｆａ ｔ ｎ ｏ ｕ ｒ ｃ ｉ ，ｗｅ ｅ ｃ ｎ ｉ ｅ ｅ ｎ ｔ ｅ ｍ ｏ ｅ ． Ｃ＋ ＋ ，Ｍ ａ ｌ ｂ，Ｐｙ ｈ ｎ ａ ｅ ｍｉ ｅ ｏ ｒ ｇ ａ ｏ ｒ ｏ ｓｄ ｒ ｄ ｉ ｈ ｄ １ ｔａ ｔ ｏ ｒ ｘ ｄ ｆ ｒ ｐ ｏ ｒ ｍｍ ｉ ｇ ｎ ．
［０ ＲＯ １］ ＮＡＬ Ａ．Ｔｈ ａｄ ｅｓ ｎ ｔ ｎ ｔ ｒｐ ｒｉ ｆ — ｏ Ｄ Ｗ ｅ ｒｎ ｓ ｄｓｒ ｇｈｐｏ ｅｔ ｓ Ｃ ｈ ａ ｅ ｅ ｏ ＷＣ ｃｍｐ ｓｔｓＪ ．Ｍａｅｉｌ，０ １ ４ ７ ：２ ７ １０ ． ｏ ｏｉ ［］ ｅ ｔｒ ｓ２ １ ，（ ） １ ８ ８ ａ ３
尺寸分布 的统计结果 ， 以发 现其 近似为正态 分布 ， ７ 可 图
（） ｆ所示 的 晶粒平 均 粒径 分 布 的统计 结 果 ， 近似 为正 也
ｒ ］ ＶＥＰＲＥＫ Ｇ， ＡＲＫＳ Ｄ ． Ｎｏ —ｉｅ ｒｆ ｉｅ ｅｅ ｎｔｃ ｎｓｉｕ ８ Ｒ Ｐ Ｍ ｎｌｎ ａ ｉ ｔ ｌｍｅ ｏ ｔｔ — ｎ
失效 ； ＨＵＺ Ｃ ＨＯＹ Ｌ 等 ＿］ 究 球 墨 铸 铁 的 加 工过 程 ． １研 ２
时使 用 了基于蒙 特 卡 洛法 生 成 的二 维 微 观 结 构模 型 ；
这 些研 究都 有 一 定 的局 限 性 。ＸＵ ｚ Ｈ． ． 等 在 使 用 有 限元模 型研 究 ＷＣ Ｃ — ｏ硬 质 合 金 的硬 度 时 ， 考 虑 未 材 料 的微观 结构 ， 这与 实 际不 符 ； ＡＤ Ｓ ＯｗＳ 等 ＫＩ Ｔ． Ｊ
ｔｒ ｌ ｓｕ ｉ ｙｉｄ ｎａｉｎ Ｊ．Ｍａｅｉｌ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉｅｒ ｅｉ ｓ ｔｄｅ ｂ ｅ ｔｔ ［］ ａ ｄ ｎ ｏ ｔｒ ｓ ｃ ｎｅａ ｄＥ ｇｎｅ— ａ ｅ
ｉ ｇ Ａ ， ０ ６， ２ （ ２ ２ ５ ２ｌ ． ｎ ２ ０ ４ ２ １ ）： ０ — ７
７ ２
材 料 工 程 ／２ １ ０ ３年 １期
ｃａｋｇ ｏ ｈｉ ／ ｏｕｉｇｅ ｅｄｄｕ ｉ ｃｌ ［］ ｏ ｕａ ｒｃ ｒｗｔ ＷＣ Ｃ ｓ ｍｂｄ ｅ ｎｔ ｅｌ Ｊ ．Ｃ ｍｐ ｔ ｎ ｎ ｓ
ｔｏ ａ ａ ｅ ｉｌ ｉｎｃ ， ９ ８， ３（ ３ ５ — ６ ． ｉ ｎ ｌＭ ｔ ｒａ ｓＳｃｅ ｅ １ ９ １ １ ）： ６ ０
Ｋｅ ｒ ｓ Ｗ Ｃ— ｅ ｎｔ ｄ ｃ ｒ ｉ ｅ； ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｅ； ａ ｄｏ ｍｅ ｈ ｙ ｗｏ ｄ ： Ｃｏ ｃ ｍｅ ｅ ａ ｂ ｄ ｍｉ ｒ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｒ ｎ ｍ ｔ ｏｄ； ｒ ｍ ｅ ｒｃ ｍｏｄ ｌ ｐａ ａ ｔ ｉ ｅ
随着计 算数 学 、 统计 力 学 和 计 算 机技 术 的迅 猛 发 展 ， 用数 值计算 和计 算机 仿真 ， 利 通过 各种 算法设 计 实
这个 不足 。
目前 国内外 已有 学者 在研究 其 他材料 性能 时使用
了考 虑微 观结 构 的模 型ｌ ］但 在 ＷＣ Ｃ Ｉ ， 卜 ｏ硬质 合 金
方面 的研 究较 少 。Ｐ ＲＫ Ｓ 等 构 建 了 随 机 的二 维 Ａ ． ＷＣ Ｃ — ｏ微观结 构模 型用 来 预 测 刀 具 在 加 工 过程 中 的
ｉ ｃｕ ｉ ｇ ａ ｅａ ｅｇ ａｎ ｄａ ｔ ｒ ｎ ｌ ｄｎ ｖ ｒ ｇ ｒ ｉ ｉｍｅｅ ，ｍａｏ ｘ ｓａ ｄ ｍｉ ｏ ｘ ｓ ｅ ｔｏｄ ｒｅ ｔ ｔ ｎ ａ ｇ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ Ｃｏ ｊｒ ａ ｉ ｎ ｎ ｒａ ｉ ，ｃ ｎ ｒ ｉ ，ｏ ｉｎ ａｉ ｎ ｌ ｎ ｈ ｏ
ｄ ｉ ０ ３ ６ ／．ｓ ｎ １ ０ —３ １ ２ １ ． １ ０ ４ ｏ ：１ ． ９ ９ ｊｉｓ ． ０ １４ ８ ． ０ ３ ０ ． １
中图 分 类 号 ： １ ５ ５ ＴＧ ３ ．
文献标识码 ： Ａ
文 章编 号 ： 【］ ４ ８ （ ０ ３ ０ ０ ８ ０ １ （ 一 ３ １ ２ １ ） １０ ６ — ５ ）ｌ
６ ８
材 料 工 程 ／２ １ ０ ３年 １ 期
ＷＣ Ｃ — ｏ硬 质 合 金微 观 结构 的参 数化 模 型
Ｐａ ａ ｅ ｒｃＭ ｏ ｌｎ ｆＭ ｉｒ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ ｏ ｒ ｍ ｔ ｉ ｄｅｉ ｇ ｏ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｒ ｆ Ｗ Ｃ— ｍ ｅ ｔ ｄ Ｃａ ｂ ｄｅ Ｃｏ Ｃｅ ｎ ｅ ｒ ｉ ｓ
ｗｅ １ ｌ ｗｉｈ ｈｅ ｃ ｕａ ｏ ｓ ｔ ｅ ｅ ｓｂ ｌｔ ｏ ｔ ｍ ｅ ｈｏ ａ ｔ ｒ ｌａ ｉｉｙ ｆ ｈｅ ｔ ｔ ａ ｔ １ ｎｅ ， ｈ ｆ ａ ｉ ｉｉｙ ｆ ｈｅ ｔ ｄ ｎｄ ｈｅ ｅｉ ｂ ｌｔ ｏ ｔ ｍ ｏ ｅ ａｒ ｄｌ ｅ
ｐｒ ｖ ｄБайду номын сангаас ｏ ｅ
量， 另一方 面没 有考 虑 微 观 结 构 的 随机 性 。 因而 本 工 作 提 出 了一 种基 于“ 随机法 ” 建 的模 型来 更好 地弥 补 构
本工 作 首 先 分 析 了 ＷＣ Ｃ — ｏ硬 质 合 金 的微 观 结 构， 研究 其基 本参数 的分 布规 律 ； 其次 ， 出了 ＷＣ Ｃ 提 ～ｏ 硬 质合金 微观 结构参 数化 建模 的方 法 ； 后 ， 过对 比 最 通
［ ］ Ｓ （Ｗ Ｓ ＮＯＷＩ ＫＩＴ． Ｎｕ ｒ ａ ｉｖｓｉａｉｎ ｏ ｏａ ９ ＡＤ ） ＫＩＴ， Ｃ ｍｅｉ ｌ ｎ ｅｔ ｔ ｆｌｃｌ ｃ ｇ ｏ ｍｅｈ ｎｃｌｐｏ ｅｔ ｓｏ — ｏ ｃｍｐ ｓ ｅ Ｊ ． Ｃ ｍｐ ｔｔ ｎ ｌ ｃａ ｉ ｒｐｒｉ ｆＷＣ Ｃ ｏ ｏｉ ［ ］ ａ ｅ ｔ ｏ ｕａｉ ａ ｏ
ｒ ｃ ｎｓ ｒ ｔ ｄ， ａ ｈｅ ｐ ｒ ｍ ｅ ｒｃ ｍ ｏｄ ｌｏ ｉｒ ｓ ｒ ｃ ｕｒ ｓ ｒ ａ ｉｅ ｅ ｏ ｔ ｕｃ ｅ ｎｄ ｔ ａ ａ ｔ ｉ ｅ ｆ ｍ ｃ ｏ ｔ ｕ ｔ ｅ ｉ ｅ ｌｚ ｄ． Ｔ ｈｅ ｄｅ ｉ ｎ ｐ ｒ ｍ ｅ ｅ ｓ ａ ｅ ｓｇ ａ ａ ｔ ｒ ｇｒ ｅ
Ｓ ｈ ｏ ｆＭ ｅ ｈ ｎ ｃ ｌ ｇｎ ｅ ｉｇ， ｈ ｎ ｏ ｇ Ｕｎ ｖ ｒｉｙ，ｉａ ５ ０ １ Ｃｈ ｎ ） ｃ ｏ ｌｏ ｃ ａ ｉａ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｓ ａ ｄ ｎ ｉｅ ｓｔ Ｊｎ ｎ ２ ０ ６ ， ｉａ 摘 要 ：为实 现 ｗ ｃ Ｃ — ｏ硬 质 合 金 的 性 能 预 报 和 微 观 结 构 的 优 化 ， 出 了一 种 基 于“ 机 法 ” 建 材 料 二 维 微 观 结 构 模 型 的 提 随 构 方 法 ， 模 型 包 含 Ｗ ＣＣ 该 — ｏ硬 质 合 金 微 观 结 构 中 ＷＣ 晶粒 的平 均 粒 径 、 心 位置 、 向 角 、 形 取 长径 和 短 径 尺 寸 以及 Ｃ 相 体 积 ｏ 分 数 等 基 本 参 数 。采用 ｃ ＋ ， ｔ ｂ和 Ｐ ｔｏ 语 言 汇 合 编 程 ， 到 可 以直 接 导 人 有 限 元 分 析 软 件 的 模 型 。结 果 表 明 ： ＋ Ｍａｌ ａ ｙｈ ｎ 得 构 建 的 模 型 反 映 了 真 实 的 微 观 结 构 特 征 ， 现 了微 观 结 构 的参 数 化 建 模 。模 型 的设 计 参 数 与 实 际 参 数 比较 吻合 ， 明 了 实 证 建 模 方 法 的可 行 性 和 模 型 的 可 靠 性 。 关 键 词 ： ＣＣ Ｗ — ｏ硬 质 合 金 ； 观 结 构 ； 机 法 ； 数 化 模 型 微 随 参