金属学报, 2020, 56(7): 1015-1024 doi: 10.11900/0412.1961.2019.00400

WC-TiC-TaC-Co硬质合金中TaC含量对其显微组织和力学性能的影响

和淑文1, 王鸣华2, 白琴,1, 夏爽1, 周邦新1

1.上海大学材料研究所 上海 200072

2.宝山钢铁股份有限公司 上海 201900

Effect of TaC Content on Microstructure and Mechanical Properties of WC-TiC-TaC-Co Cemented Carbide

HE Shuwen1, WANG Minghua2, BAI Qin,1, XIA Shuang1, ZHOU Bangxin1

1. Institute of Materials, Shanghai University, Shanghai 200072, China

2. Baoshan Iron & Steel Co. , Ltd. , Shanghai 201900, China

通讯作者: 白 琴,baiqin31@shu.edu.cn,主要从事材料的显微组织表征和力学性能的研究

责任编辑: 李海兰

收稿日期: 2019-11-25   修回日期: 2020-02-28   网络出版日期: 2020-07-11

基金资助: 国家自然科学基金项目.  51671122
国家自然科学基金项目.  51871144

Corresponding authors: BAI Qin, associate professor, Tel: 18019370515, E-mail:baiqin31@shu.edu.cn

Received: 2019-11-25   Revised: 2020-02-28   Online: 2020-07-11

Fund supported: National Natural Science Foundation of China.  51671122
National Natural Science Foundation of China.  51871144

作者简介 About authors

和淑文,女,1994年生,硕士生 。

摘要

利用SEM、EDS、三点弯曲装置及硬度计等手段研究了TaC含量对WC-TiC-TaC-Co硬质合金显微组织和力学性能的影响。结果表明,WC-TiC-TaC-Co硬质合金主要由3种相组成:WC相、(W, Ti, Ta)C相和γ相。随着TaC的质量分数从4.6%增加到7.3%,尺寸小于0.5 μm的WC晶粒比例增加;尺寸大于1 μm的复合碳化物(W, Ti, Ta)C晶粒比例增加,且均匀分散分布的(W, Ti, Ta)C开始聚集。合金的密度、硬度与断裂韧性均呈先下降后上升再下降的变化趋势;合金的抗弯强度呈先上升后下降的趋势。当TaC含量为6.3%时,合金的综合力学性能最佳:硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为1749 HV30、10.2 MPa·m1/2和2247 MPa。

关键词: 硬质合金 ; 晶粒尺寸 ; 力学性能

Abstract

WC-Co cemented carbides, consisted of hard phase WC and ductile phase γ-phase, are usually prepared by a powder metallurgy and liquid phase sintering methodology. Due to the combined properties of high hardness and toughness, cemented carbides have high wear resistance and are widely used as machining, cutting, drilling, mining and forming tools. When the grain size of WC phase in WC-Co alloy is reduced to submicron, the hardness, toughness and strength of the material can be improved. TaC was considered as an effective additive of WC-Co based tools, for it made a great contribution to the enhancement of mechanical properties of WC-Co alloy. In this work, the effect of TaC on the microstructure and mechanical properties of WC-TiC-TaC-Co cemented carbide were investigated by means of SEM, EDS, three-point bending apparatus and hardness tester. The results show that WC-TiC-TaC-Co cemented carbide is mainly composed of three phases: WC phase, (W, Ti, Ta)C phase and γ phase. With the increase of TaC content from 4.6% (mass fraciton) to 7.3%, the proportion of WC grains with the size of less than 0.5 μm increases; the proportion of (W, Ti, Ta)C grains with the size of larger than 1 μm increases, and the (W, Ti, Ta)C grains begin to aggregate; the density of the alloy first decreases then increases and decreases, and the variation tendencies of hardness and fracture toughness are consistent with the density; the transverse rupture strength of the alloy first increases and then decreases. WC-TiC-TaC-Co cemented carbide with 6.3% TaC shows the best mechanical properties: the hardness, fracture toughness and transverse rupture strength are 1749 HV30, 10.2 MPa·m1/2and 2247 MPa, respectively.

Keywords: cemented carbide ; grain size ; mechanical property

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本文引用格式

和淑文, 王鸣华, 白琴, 夏爽, 周邦新. WC-TiC-TaC-Co硬质合金中TaC含量对其显微组织和力学性能的影响. 金属学报[J], 2020, 56(7): 1015-1024 doi:10.11900/0412.1961.2019.00400

Shuwen HE, Minghua WANG, Qin BAI, Shuang XIA, Bangxin ZHOU. Effect of TaC Content on Microstructure and Mechanical Properties of WC-TiC-TaC-Co Cemented Carbide. Acta Metallurgica Sinica[J], 2020, 56(7): 1015-1024 doi:10.11900/0412.1961.2019.00400

硬质合金是由难熔硬质碳化物(WC、TiC、TaC、VC和 Cr3C2等)和黏结金属(Co、Ni和Fe)采用粉末冶金工艺生产的具有高硬度和高耐磨性的材料[1,2]。硬质合金综合了硬质相和黏结相的优良性能,被广泛用作矿山工具和切削刀具等[3]。WC-Co硬质合金通常是由液相烧结工艺制备而成,在液相烧结过程中,WC晶粒的长大通过2种方式进行:细小的WC晶粒溶解在液相黏结剂中,烧结冷却阶段WC又从液相中析出,在未被溶解的WC晶粒上结晶,从而使WC晶粒长大(称为普遍长大);聚集的WC晶粒通过晶界的迁移长大(称为断续长大)[4]。研究[5,6]表明,当WC-Co合金的WC晶粒尺寸减小到亚微米以下时,材料的硬度、韧性、强度等都能得到提高。在WC-Co硬质合金中添加晶粒长大抑制剂,可以阻碍WC晶粒异常长大。晶粒长大抑制剂按照抑制效果排序为:VC>Cr3C2 >NbC>TaC>TiC[7]。但是VC的加入会导致WC-Co硬质合金脆化[7];Cr3C2的添加易造成合金中贫碳,从而使WC晶粒发生断续长大;NbC具有较高的熔点和硬度,但是NbC的添加会降低合金的断裂韧性[9]。Morton等[10]研究发现,VC、TiC、Cr3C2等对WC-Co合金中WC晶粒长大的抑制效果随着C含量的增加而降低,而TaC对晶粒的抑制效果不受C含量的影响。Östberg等[2]在C含量不同的WC-Co硬质合金中添加TaC,发现C含量低的硬质合金在低速切削时,TaC的添加可以提高合金抗塑性变形能力。Mahmoodan等[11]在WC-10Co硬质合金中添加不同含量的TaC,TaC的加入有效提高了合金的硬度和断裂韧性,当TaC的添加量为0.6% (质量分数,下同)时,合金的硬度和断裂韧性最高。

WC-Co硬质合金在切削加工的高温条件下,会发生氧化以及WC晶粒的分解,导致合金力学性能恶化[12]。TiC比WC具有更高的硬度、熔点和高温抗氧化性,因此WC-TiC-Co硬质合金具有较高的硬度和耐磨性,但是TiC的加入会降低合金的断裂韧性[13,14,15]。李体军等[16]在WC-Co硬质合金中加入不同含量(2%、4%、6%)的TiC,随着TiC含量的增加,硬质合金的硬度逐渐升高,横向断裂强度和断裂韧性随之降低。Rolander等[17]研究发现,在(Ti, W)(C, N)-Co硬质合金中添加Ta,可以提高WC晶界强度和硬质相骨架强度,有效抑制WC晶界滑移,从而提高合金抗塑性变形的能力。本工作利用扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、三点弯曲装置、硬度计等手段,研究了TaC含量对WC-TiC-TaC-Co硬质合金(Ti含量约为3%)显微组织和力学性能的影响,旨在为制备力学性能较好的硬质合金提供依据。

1 实验方法

本实验中的4种WC-TiC-TaC-Co硬质合金,采用Apollo 300热场发射扫描电子显微镜上配备的X射线能谱仪(Oxford X-max 80),依据《电子探针和扫描电镜X射线能谱定量分析通则》通过多次大面积(扫描区域为100 μm×100 μm)的面扫测得合金成分,每个样品扫描至少5个区域,最后求平均值得到样品的成分,如表1所示。其中,Co含量在6%~7%,Ti含量在3%左右,Ta含量分别为:4.3%、5.2%、5.9%和6.8%。

表1   WC-TiC-TaC-Co硬质合金成分 (mass fraction / %)

Table 1  Compositions of WC-TiC-TaC-Co cemented carbides

SampleWCCoTa*Ti
S482.15.06.24.32.4
S579.45.46.75.23.3
S679.45.06.95.92.8
S777.56.36.66.82.8

Note: *—the TaC contents of the alloy are 4.6% (S4), 5.5% (S5), 6.3% (S6) and 7.3% (S7), respectively; —the TiC contents of the alloy are 3.0% (S4), 4.1% (S5), 3.5% (S6) and 3.5% (S7), respectively

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试样依次用粒度为30、9和3 μm的金刚石砂纸打磨,再用粒度为1 μm的金刚石喷雾抛光。将表面抛光后的试样采用HD9-45型洛氏Vickers硬度计,通过压痕法测量Vickers硬度和断裂韧性。每个试样取8个位置,加载载荷30 kg,保压时间15 s。在VH-S1金相显微镜下放大500倍测量压痕对角线长度和压痕尖角处裂纹长度。Vickers硬度(HV30)和断裂韧性(KIC,MPa·m1/2)的计算公式如下:

HV30=55.63d2
KIC=0.15HV30L

式中,d为压痕对角线长度平均值,mm;ΣL为裂纹总长度,mm。

由于试样尺寸较小,无法满足ISO 3327-2009 标准测试合金的抗弯强度。根据YB/T 5349-2014 《金属弯曲力学性能试验方法》,制作尺寸为15 mm×5 mm×0.9 mm的非标准样,在自制的三点弯曲装置中进行抗弯强度测试(如图1所示),装置厚度为6 mm,加载速率为0.1 mm/min。

图1

图1   三点弯曲装置示意图(俯视图)

Fig.1   Schematics of three-point bending device (top view; unit: mm)

(a) support base (b) force indenter


横向抗弯强度的计算公式为:

R=3FD2bh2

式中,R为横向抗弯强度,MPa;F为使试样断裂所需的力,N;D为2个支承点间的距离,mm;b为试样宽度,mm;h为试样高度,mm。

采用JSM-6700F冷场发射扫描电子显微镜(SEM)的背散射电子(BSE)探头观察试样的组织形貌;采用Apollo 300热场发射SEM观察裂纹路径以及断口形貌;采用截线法统计测量晶粒尺寸;根据Archimedes原理测定材料密度。

2 实验结果和讨论

2.1 TaC含量对显微组织的影响

图2为样品S4~S7显微组织的SEM-BSE像。WC-TiC-TaC-Co硬质合金主要由3种相组成:灰白色的WC相,灰黑色的(W, Ti, Ta)C相,以及黑色的γ相(以Co为基体元素的Co-W固溶体),如图2a中箭头所示,相的成分如表2所示。在烧结过程中,WC、TiC和TaC通过溶解、再析出和固相固溶形成均匀分散的复合碳化物(W, Ti, Ta)C,如图2a中TaC含量为4.6%的合金(S4)所示。随着TaC含量的升高,复合碳化物(W, Ti, Ta)C增多,会有部分固溶体未溶解于液相,从而溶解、再析出所形成的(W, Ti, Ta)C晶粒会优先在未溶解的固溶体(W, Ti, Ta)C附近析出。且(W, Ti, Ta)C与γ相的润湿性差,当γ相出现在复合碳化物之间时会被挤出,从而(W, Ti, Ta)C晶粒开始聚集,如图2b~d中圆圈所示。图3a为WC晶粒尺寸分布图。随着TaC含量从4.6%~5.5% (S4和S5)增加到6.3%~7.3% (S6和S7),尺寸小于0.5 μm的WC晶粒明显增加。S5中WC晶粒尺寸分布不均匀,出现尺寸大于4 μm的WC晶粒,这是由于S5中C含量较多,导致液相烧结过程中合金的液相点下降,相应地增加了实际烧结过程中液相量和液相保温时间,WC晶粒发生异常长大。在S7样品中,C含量虽然也较多,但由于Ta含量的增加,使得S7中WC晶粒得以细化,未出现WC晶粒异常长大的现象。图3b为(W, Ti, Ta)C晶粒尺寸分布图。(W, Ti, Ta)C晶粒尺寸集中分布在0.5~1 μm,随着TaC含量从4.6%~5.5% (S4和S5)增加到6.3%~7.3% (S6和S7),晶粒尺寸小于1 μm的细晶(W, Ti, Ta)C逐渐减少,尺寸大于1 μm的粗晶(W, Ti, Ta)C增多。WC-Co硬质合金中,WC晶粒在液相烧结过程中通过溶解-析出机制长大,在合金中加入适量的TaC,Ta元素优先在液相γ相中溶解,降低了W在γ相中的溶解度,从而阻碍细小WC晶粒的溶解,减少烧结冷却阶段WC从液相中的析出,在未被溶解的WC晶粒上结晶的现象,从而抑制WC晶粒的析出长大[18]。随着TaC含量的增加(从S5到S6),尺寸小于0.5 μm的WC晶粒明显增多。Ta在γ相中的溶解度很小,约为0.3%,TaC含量的持续增加(从S6到S7),对WC晶粒长大的抑制作用变化不再显著,细晶(<0.5 μm) WC含量不再明显增加。

图2

图2   WC-TiC-TaC-Co硬质合金的SEM-BSE像

Fig.2   SEM-BSE images of WC-TiC-TaC-Co cemented carbides with different TaC contents

(a) S4 (b) S5 (c) S6 (d) S7


表2   图2a中各点EDS结果 (mass fraction / %)

Table 2  EDS results in Fig.2a

PositionWCCoTaTi
189.310.7---
232.311.1-38.817.8
343.2-56.8--

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图3

图3   WC-TiC-TaC-Co硬质合金中WC和(W, Ti, Ta)C晶粒尺寸分布图

Fig.3   Grain size distributions of WC (a) and (W, Ti, Ta)C (b) in WC-TiC-TaC-Co cemented carbides


2.2 TaC含量对密度和硬度的影响

TaC含量对WC-TiC-TaC-Co硬质合金密度和Vickers硬度的影响如图4所示。随着TaC含量的增加,密度和硬度变化趋势一致,呈先下降后上升再下降的趋势。TaC含量增加,合金中(W, Ti, Ta)C的含量增加,且发生聚集,(W, Ti, Ta)C与γ相的润湿性差,不利于合金的致密化,导致合金密度下降。而TaC含量为5.5%的硬质合金(S5)密度出现陡降,另有2个原因:(1) S5中C含量较多,导致WC晶粒异常长大,从而影响到液相收缩过程中γ相的流动,造成合金内部空隙增加;(2) S5合金中Ti的含量相对较高,使得合金中(W, Ti, Ta)C的含量增多,且Ti的密度为4.51 g/cm3,远小于Ta的密度(16.6 g/cm3),这也可能是S5密度下降较多的原因。

图4

图4   TaC含量对WC-TiC-TaC-Co硬质合金的密度和硬度的影响

Fig.4   Effect of TaC content on the density and hardness of WC-TiC-TaC-Co cemented carbides


WC-TiC-TaC-Co硬质合金的硬度与合金致密度、WC晶粒尺寸、Co含量等有关[18]。如图4所示,WC-TiC-TaC-Co硬质合金的硬度变化规律与合金密度的变化规律一致。TaC含量从4.6%增加到5.5%时,WC晶粒细化效果不明显,且WC晶粒尺寸分布不均匀;S5合金的致密度下降明显,导致合金的硬度明显降低。TiC含量为6.3%时,硬度为1749 HV30。随着TaC含量的增加,虽然WC晶粒细化,但由于合金致密度对硬度的影响较大,使得合金硬度仍然下降。

2.3 断裂韧性和裂纹扩展行为

材料抵抗裂纹失稳扩展的能力被称为断裂韧性。随着TaC含量的增加,WC-TiC-TaC-Co硬质合金的断裂韧性如图5所示,呈现先降低后上升再下降的趋势,与合金的密度变化规律一致。从S4到S5,合金中Co含量增加0.5%,γ相作为韧性相会提高合金的断裂韧性,但合金S5的断裂韧性并没有因为Co含量的增加而上升,这是因为S5合金受到密度的影响较大,断裂韧性有所降低。从整体来看,在S4~S7合金体系中,断裂韧性的变化量较小(9.55~10.20 MPa·m1/2),这表明TaC含量在4.6%~7.3%范围内的变化对合金断裂韧性的影响较小。TaC含量为6.3%时(S6)达到最大值10.20 MPa·m1/2

图5

图5   TaC含量对WC-TiC-TaC-Co硬质合金断裂韧性的影响

Fig.5   Effect of TaC content on the fracture toughness of WC-TiC-TaC-Co cemented carbides


图6所示为WC-TiC-TaC-Co硬质合金裂纹尖端扩展形貌。WC-Co硬质合金的裂纹扩展过程与WC及γ相的晶体结构、滑移系以及是否经过相界面有密切关系[19]。WC-TiC-TaC-Co硬质合金的裂纹扩展模式包括WC、(W, Ti, Ta)C的沿晶扩展和粗晶WC、(W, Ti, Ta)C的穿晶扩展。WC晶体为hcp结构,当裂纹扩展至较大WC晶粒时,如果取向为(101¯0)、(112¯2)、(101¯1)、(112¯0)晶面[20],裂纹继续穿晶扩展。图7为WC-TiC-TaC-Co硬质合金中WC晶粒的取向分布图,黑色线条为WC晶粒中某个特定晶面的迹线,当裂纹扩展的方向与晶粒的密排面方向一致时,如(112¯2)、(101¯1)和(112¯0),大晶粒WC易发生穿晶断裂。如取向不利,裂纹绕过晶粒发生偏转,裂纹继续沿晶扩展。WC-Co硬质合金中的裂纹扩展以沿晶为主,沿晶裂纹的比例可达到50%或更高[21]。S4中(W, Ti, Ta)C晶粒均匀分布,不发生聚集,WC晶粒发生穿晶扩展较多,所以断裂韧性较高;S5密度下降,内部空隙增多,所以裂纹易沿着细小WC晶界扩展,如图6b,断裂韧性下降;当TaC含量增至6.3%时,S6中不同尺寸的WC晶粒均匀分布,裂纹尖端可以观察到更多的裂纹桥接、分叉以及穿晶断裂(图6d)。研究[22]表明,裂纹的分叉、桥接、偏转和穿晶扩展会消耗更多的能量,从而提高硬质合金的断裂韧性,S6硬质合金的断裂韧性达到最大值10.2 MPa·m1/2;当TaC含量增加到7.3%时,WC-TiC-TaC-Co硬质合金中(W, Ti, Ta)C晶粒聚集明显,与WC相比,(W, Ti, Ta)C为硬脆相,更有利于裂纹的扩展,在S7中裂纹易沿着(W, Ti, Ta)C晶粒扩展,如图6f所示,导致合金断裂韧性下降。

图6

图6   WC-TiC-TaC-Co硬质合金裂纹形貌

Fig.6   Crack propagation morphologies of WC-TiC-TaC-Co cemented carbides

(a) S4 (b) S5 (c) S6 (d) enlarged view of area A (e) S7 (f) enlarged view of area B


图7

图7   WC-TiC-TaC-Co硬质合金中WC晶粒取向分布图

Fig.7   Orientation distributions of WC grain in WC-TiC-TaC-Co cemented carbides

(a) S4 (b) S5 (c) S6 (d) S7


2.4 抗弯强度和断裂行为

随TaC含量的增加,WC-TiC-TaC-Co硬质合金抗弯强度呈现先上升后下降的趋势,如图8所示。抗弯强度的变化受原子固溶强化作用的影响,少量W、Ta、Ti原子固溶在黏结相γ相中,产生固溶强化,提高合金的抗弯强度。在一定的范围内,硬质合金γ相中固溶原子越多,固溶强化效果越明显,但并不是越多越好。在WC-Co硬质合金中,固溶体里W元素的质量分数为4%~5%时,合金得到最高的抗弯强度[23]。在本工作中,当TaC含量为5.5% (S5)和6.3% (S6)时,合金获得较高的抗弯强度,如S6的抗弯强度达到2247 MPa。S5的抗弯强度最高,有可能是因为S5中Co含量高,有利于γ相在塑性变形中的位错运动和增殖,使合金抗弯强度最高。而TaC含量为7.3%时(S7),抗弯强度大幅度下降。这是由于S7中C含量过高,使得固溶体γ相中C原子的含量升高,从而使得其它固溶原子的含量减少,导致合金抗弯强度下降。另外,过量的TaC也会导致合金的抗弯强度下降,研究[24,25]表明,Ta元素易在WC/γ界面处偏析,与WC相比,(W, Ti, Ta)C与γ相的润湿性差,降低了界面强度。

图8

图8   TaC含量对WC-TiC-TaC-Co硬质合金抗弯强度的影响

Fig.8   Effect of TaC content on the transverse rupture strength of WC-TiC-TaC-Co cemented carbides


对三点弯曲断裂后的硬质合金进行断口形貌观察,如图9所示。硬质合金的断裂面可分为3个区域:裂纹形核区(CNR)、裂纹扩展区(CPR)和快速断裂区(FFR)。在外加载荷作用下,合金内部缺陷处(如大尺寸WC晶粒聚集处或微孔处)开始萌生裂纹,随着外加载荷的增大,形核后的裂纹快速扩展,最后迅速断裂。图9a中硬质合金S4的断裂形核区不平整,有较多的裂纹源,裂纹形核区域较大;图9b中S5的裂纹形核区形貌与图9a相似,但由于TaC含量为5.5%的硬质合金中有粗大WC晶粒,在裂纹扩展区出现较多台阶状形貌;图9c中S6的裂纹扩展区较为平整;图9d中S7的断口形貌最平整,裂纹形核区域小,裂纹扩展区未出现台阶状形貌。TaC含量从4.6% (S4)增加到5.5% (S5),硬质合金裂纹萌生区域越大,断裂所需的加载力越大,S5的抗弯强度最高;TaC含量继续增加到6.3%时,裂纹形核区域减小,S6抗弯强度出现小幅度下降;TaC含量为7.3%时,这种现象更加明显,合金抗弯强度出现大幅度下降。

图9

图9   WC-TiC-TaC-Co硬质合金断口形貌

Fig.9   Fracture morphologies of WC-TiC-TaC-Co cemented carbides (CNR—crack nucleation region, CPR—crack propagation region, FFR—fast fracture region)

(a) S4 (b) S5 (c) S6 (d) S7


图10为断口形貌放大图。合金的断裂模式主要有粗晶WC、(W, Ti, Ta)C晶粒的穿晶断裂,以及细小WC晶粒的沿晶断裂。由于粗晶WC内部存在高密度位错,在加载条件下容易导致应力集中,引起沿晶界或穿晶裂纹,因此微裂纹通常起源于粗晶WC聚集处[9,25]。对于小晶粒WC,位错容易堆积在WC/WC晶界而引起晶界裂纹[26]。当局部应力超过晶粒的断裂强度,裂纹会穿过晶粒,发生穿晶断裂[27]。TaC含量为4.6%~6.3%时,S4、S5、S6中粗晶WC出现较多的穿晶断裂,合金抗弯强度高。TaC含量增加到7.3%时,WC/γ界面强度降低,弯曲过程中局部应力增加,导致WC容易沿晶断裂,抗弯强度下降。

图10

图10   WC-TiC-TaC-Co硬质合金的断口形貌放大图

Fig.10   Fracture morphology enlargements of WC-TiC-TaC-Co cemented carbides

(a) S4 (b) S5 (c) S6 (d) S7


3 结论

(1) WC-TiC-TaC-Co硬质合金中TaC含量从4.6%~5.5%增加到6.3%~7.3%,WC晶粒细化,小于0.5 μm的WC晶粒比例增加,尺寸大于1 μm的复合碳化物(W, Ti, Ta)C晶粒比例增加。

(2) 随着TaC含量的增加,WC-TiC-TaC-Co硬质合金的密度、硬度和断裂韧性先下降后上升再下降。TaC含量为6.3%时,断裂韧性最高,硬质合金裂纹尖端出现的裂纹桥接、分叉现象较多。随着TaC含量的增加,合金的抗弯强度先上升后下降。TaC含量达到7.3%时,粗晶WC转变为沿晶断裂,抗弯强度大幅度下降。

(3) 当TaC含量为6.3%时,合金的综合力学性能最佳,Vickers硬度、断裂韧性和抗弯强度分别为:1749 HV30、10.2 MPa·m1/2和2247 MPa。

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Microstructural and mechanical characterization of high energy ball milled and sintered WC-10wt%Co-xTaC nano powders

[J]. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 2009, 27: 801

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Huang S W, Xiong J, Guo Z X, et al.

Oxidation of WC-TiC-TaC-Co hard materials at relatively low temperature

[J]. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 2015, 48: 134

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Farhat Z N.

Microstructural characterization of WC-TiC-Co cutting tools during high-speed machining of P20 mold steel

[J]. Mater. Charact., 2003, 51: 117

DOI:10.1016/j.matchar.2003.10.005      URL     [本文引用: 1]

Van d M R, Sacks N.

Effect of TaC and TiC on the friction and dry sliding wear of WC-6wt.% Co cemented carbides against steel counterfaces

[J]. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 2013, 41: 94

DOI:10.1016/j.ijrmhm.2013.02.009      URL     [本文引用: 1]

Wang L L, Li H Y, Liu N.

Effect of TiC on microstructures and mechanical properties of WC-Co-based carbides

[J]. Heat Treat., 2010, 25(3): 25

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(王丽利, 李海艳, 刘 宁.

添加TiC对WC-Co基硬质合金组织和力学性能的影响

[J]. 热处理, 2010, 25(3): 25)

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Li T J, Xiong J, Guo Z X, et al.

Research on microstructure and erosion resistance of WC-x%TiC-6%Co cemented carbide

[J]. Cem. Carbide, 2017, 34: 129

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(李体军, 熊 计, 郭智兴.

WC-x%TiC-6%Co硬质合金特征及冲刷磨损性能的研究

[J]. 硬质合金, 2017, 34: 129)

[本文引用: 1]

Rolander U, Weinl G, Zwinkels M.

Effect of Ta on structure and mechanical properties of (Ti, Ta, W)(C, N)-Co cermets

[J]. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 2001, 19: 325

DOI:10.1016/S0263-4368(01)00042-7      URL     [本文引用: 1]

Xiao G T, Liu Y, Ye J W, et al.

The influence of different content of (W, Ta)C composite carbide on microstructure and properties of WC-10Co cemented carbide

[J]. Powder Metall. Technol., 2013, 31: 355

[本文引用: 2]

(肖广涛, 刘 颖, 叶金文.

(W, Ta)C复合碳化物含量对WC-10Co硬质合金显微结构和力学性能的影响

[J]. 粉末冶金技术, 2013, 31: 355)

[本文引用: 2]

Liu M L, Huang X Y, Duan S T, et al.

Diffraction contrast study on microstructure and deformation process of WC-Co cemented carbide

[J]. Acta Metall. Sin., 1982, 18: 689

URL     [本文引用: 1]

The diffraction contrast study was carried out on the deformation and the crack propagation process of WC-12%Co cemented carbide and on the mechanism of phase transformation of binder Co by TEM including weak-beam technique. It indicates that the deformation behaviour of the alloy depends upon the coordinating strain ability of binder Co, and that the characteristic morphology of the crack propagation seems to bear a direct relation to the slip structure of WC with binder Co and the properties of interfaces. The cracks propagate linearly along the intra- and transgranular fracture of WC,WC/WC and along WC/Co interface as well, but zigzaggedly in the binder Co. The β-Co (fee) is unstable at room temperature and very easy to transform into ε-Co (hcp) even by a smaller driving force of the phase transformation, e. g. the alloy subjected to deformation. It may be believed that this transformation undergos the growth and thickening of the stacking faults lamellae in the β-Co and thereby the formation of a stable ε-Co of hcp structure finally.

(刘曼朗, 黄孝瑛, 段石田, .

WC-Co硬质合金的微观结构与形变过程的电子衍衬研究

[J]. 金属学报, 1982, 18: 689)

URL     [本文引用: 1]

用透射电子显微术(包括弱束技术)对WC-12%Co硬质合金的形变和裂纹扩展过程及粘结相的相变机制进行了电子衍衬研究。研究指出:合金的形变行为取决于粘结相Co的协调应变的能力,裂纹扩展的特征形貌和WC及Co相的滑移结构及界面的性质有直接关系。裂纹在WC中、在WC/WC以及WC/Co界面呈直线传播,而在粘结相中则表现为“Z”字形特征。β-Co(fcc结构)在室温下不稳定,在不大的相变驱动力(例如,合金承受形变)作用下,很容易向hcp结构的ε-Co转变。这种转变的过程是:经由β-Co中的层错片加厚和长大,最终形成稳定的hcp结构ε-Co。

Li C H, Yu L X, Xiong W H.

Effect of WC particle size on WC-Co cemented carbides fracture toughness

[J]. Cem. Carbide, 2001, 18: 138

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(李晨辉, 余立新, 熊惟皓.

WC的粒度对WC-Co硬质合金断裂韧性的影响

[J]. 硬质合金, 2001, 18: 138)

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Liu X M, Zhang J L, Hou C, et al.

Mechanisms of WC plastic deformation in cemented carbide

[J]. Mater. Des., 2018, 150: 154

DOI:10.1016/j.matdes.2018.04.025      URL     [本文引用: 1]

Sun J L, Zhao J, Li Z L, et al.

Effects of initial particle size distribution and sintering parameters on microstructure and mechanical properties of functionally graded WC-TiC-VC-Cr3C2-Co hard alloys

[J]. Ceram. Int., 2017, 43: 2686

DOI:10.1016/j.ceramint.2016.11.086      URL     [本文引用: 1]

Min S Y, Liao J, Shi K H, et al.

Effects of carbon content and B class porosity on bending strength of WC-8%Co cemented carbide

[J]. Cem. Carbide, 2013, 30: 24

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(闵召宇, 廖 军, 时凯华.

碳量及B类孔隙对WC-8%Co硬质合金抗弯强度的影响

[J]. 硬质合金, 2013, 30: 24)

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Weidow J, Andrén H O.

Grain and phase boundary segregation in WC-Co with TiC, ZrC, NbC or TaC additions

[J]. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 2011, 29: 38

DOI:10.1016/j.ijrmhm.2010.06.010      URL     [本文引用: 1]

Chang S H, Chen S L.

Characterization and properties of sintered WC-Co and WC-Ni-Fe hard metal alloys

[J]. J. Alloys Compd., 2014, 585: 407

DOI:10.1016/j.jallcom.2013.09.188      URL     [本文引用: 2]

Song S H, Li J C.

Initiation of microcracks in WC-Co alloys

[J]. Acta Metall. Sin., 1987, 23: 521

URL     [本文引用: 1]

The initiation of microcracks and its connection with microstructure of WC-Co hardmetals have been studied by STEM. The microcracks in specimens are induced by high-frequency compressive fatigue. The causes of microcrack initiation are explained by traverse of slipping dislocations across sub-grain and WC/WC grain boundaries and the pile-up of dislocations near the boundaries. The reduction of substructure dimension is required to improve the alloy quality.

(宋士泓, 李健纯.

WC-Co合金微裂纹形核过程的探讨

[J]. 金属学报, 1987, 23: 521)

URL     [本文引用: 1]

本文通过对疲劳变形试样的扫描和透射电镜观察,探讨了WC-Co系硬质合金中微裂纹形核过程及其与微结构的关系,说明了WC晶粒中运动位错与亚晶界及WC/WC晶界的交割,以及位错在两种内界面附近的堆积是微裂纹形核的起因。减小WC的亚结构尺寸有利于提高合金的使用性能。

Akhtar F, Humail I S, Askari S J, et al.

Effect of WC particle size on the microstructure, mechanical properties and fracture behavior of WC-(W, Ti, Ta)C-6wt% Co cemented carbides

[J]. Int. J. Refract. Met. Hard Mater., 2007, 25: 405

DOI:10.1016/j.ijrmhm.2006.11.005      URL     [本文引用: 1]

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