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硬质合金界面的实验观测与第一性原理计算研究进展?

邱玥 , 王辉平 , 孔毅 , 刘向忠 , 李一为 , 徐涛 , 尹超 , 杜勇

材料导报 doi:10.11896/j.issn.1005-023X.2016.21.020

随着计算材料科学的发展，通过第一性原理计算加快硬质合金材料的研发速度，降低研发成本逐渐成为备受关注的研究课题。主要介绍了近年来基于密度泛函理论的第一性原理计算与高分辨透射电子显微术、三维原子探针等实验观测在硬质合金界面研究方面的进展。首先从界面强度评估方法、第一性原理界面能计算方法、晶界结构的理论模型等方面，结合硬质合金常见晶界计算，系统地对第一性原理计算界面的基本方法进行总结。然后结合最近的几个研究实例，展示了第一性原理计算在硬质合金研发中发挥的重要作用。最后，通过分析国内外学者的研究成果，阐述了硬质合金第一性原理计算领域存在的不足，以及这一领域可能需要进一步开展的工作。

关键词: 硬质合金 , 第一性原理计算 , 晶界 , 高分辨透射电镜

晶粒生长抑制剂在WC-Ni硬质合金粘结相中固溶度的实验研究

邱成滨 , 彭英彪 , 何旭文 , 杜勇 , 张忠健 , 徐涛 , 刘向中 , 王辉平 , 王社权

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2016.04.002

为了测定晶粒生长抑制剂在WC-Ni硬质合金粘结相中的饱和固溶度,为硬质合金热力学数据库的建立及其性能的优化提供必要依据,本文基于相图热力学计算,设计并制备了含晶粒生长抑制剂且粘结相含量高的WC-Ni合金试样.通过控制合金碳势使得合金试样中分别出现石墨相和相.利用LOM、BSE对合金试样的微观结构进行了分析.采用WDS-EPMA测定了硬质合金常用晶粒抑制剂Cr3C2、VC、TaC、NbC及其复合物在WC-Ni合金试样粘结相中的饱和固溶度.结果表明,单独添加Cr3C2、VC、TaC时,碳势对Cr、V、Ta、W的固溶度影响较大;单独添加NbC以及复合添加碳化物时,碳势对各元素的固溶度影响并不大.

关键词: 硬质合金 , 粘结相 , 晶粒抑制剂 , 固溶度

硬质合金的静态疲劳研究进展

刘伟 , 王辉平 , 詹军 , 彭文 , 陈鼎 , 陈振华

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2016.02.010

疲劳是导致硬质合金材料失效和断裂的主要原因,所以研究硬质合金的疲劳性能,对于提高硬质合金的使用性能具有重要的指导意义.疲劳失效机理众多,但研究硬质合金静态疲劳的文献却相对较少,本文简要的介绍了近年来国内外在硬质合金静疲劳领域的一些研究成果.首先从断口微观形貌、应力比R及频率和相应的裂纹扩展公式来进行对比,区分了循环断裂和静态断裂两种疲劳裂纹扩展模式.围绕最能影响硬质合金静疲劳性能的参数最大应力场强度因子Kmax,从材料微观形貌、应力比、温度、频率及其他环境因素分析和讨论影响硬质合金静态疲劳性能的工艺参数.以期让读者更清楚的了解了硬质合金的静态疲劳性能,为进一步认识硬质合金疲劳失效机理和评估材料抗疲劳特性提供一定的参考.

关键词: 硬质合金 , 静态疲劳 , 性能

基于高温再生原料的WC-Co硬质合金烧结体表面CaS物相的研究

王辉平 , 张立 , 杨洋 , 张华栋 , 徐涛 , 刘向中

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2016.04.001

采用基于高温煅烧-破碎法、S含量为0.004 3％的WC-Co再生复合粉末为原料,制备脱碳(含η相)与正常碳含量2种控碳水平的WC-12％Co和WC-12％Co-0.05％Y2O3的合金.扫描电镜与X射线衍射分析与观察结果表明,在合金烧结体表面均观察到了明显的CaS杂质富集相.合金烧结体表面CaS物相的形成,可以抑制稀土的表面迁移,不会破坏WC晶粒的结晶完整性,不会对合金抗弯强度产生不利影响,正常控碳水平的合金具有高强度特征.烧结过程中杂质的迁移不会对合金微观组织结构产生不利影响,合金微观组织结构为典型的粗细随机搭配非均匀结构,WC晶粒结晶完整.0.05％Y2O3的添加,有利于WC晶粒邻接度的降低,有利于合金中WC晶粒结晶完整性的进一步改善,使合金硬度提升0.6 HRA.

关键词: 高温煅烧-破碎法 , 再生硬质合金 , 稀土 , CaS物相 , WC晶粒形貌 , 结构 , 性能

硬质合金的激光热处理研究进展

王辉平

硬质合金 doi:10.3969/j.issn.1003-7292.2016.03.009

硬质合金工具通常在极端恶劣的工况下使用,工具表面承受着复杂载荷和高温的破坏,而激光热处理是硬质合金表面强化的一种有效手段,因此研究硬质合金的激光热处理具有十分重要的意义.本文综述了硬质合金激光热处理的研究进展,首先介绍了激光热处理在硬质合金表面强化上的优势,其次总结了激光热处理参数对硬质合金表面的微观形貌、组织结构、物相结构、残余应力状况和机械性能的影响,并详细阐述了激光辐照对于硬质合金表面强化的作用机理.激光热处理工艺参数的不断优化以及表面微结构的创建对接触性能影响的深入研究,是今后研究工作的发展趋势.

关键词: 硬质合金 , 激光热处理 , 表面强化

基于组态王的包钢耐火配料系统设计

胡万里

耐火材料 doi:10.3969/j.issn.1001-1935.2010.01.023

介绍了利用组态王作为监控,可编程控制器作为下位机,实现了耐火厂散料配料系统的自动化生产,该系统具有手动功能和自动功能,手动功能具有现场手动和上位机手动功能,自动功能具有全自动和半自动功能.该系统可实现配方和配料制度的任意更改,投资低,故障少,自动化程度高.

关键词: 组态王 , 配料 , 上位机

“王”字型左手材料结构的设计与仿真

孙振 , 竹有章 , 何星 , 杨成莱 , 李磐石

材料科学与工程学报

针对目前由金属开口谐振环与金属杆构成的左手材料结构存在构造比较复杂、工艺实现较难的缺点,设计实现了一种基于金属条的改进结构一”王”字型结构.通过理论分析和电磁仿真软件Ansoft HFSS 10模拟仿真,利用散射参量法提取参数结果表明该结构可以在X波段实现介电常数和磁导率同时为负.讨论研究了该左手结构的金属条宽度、中间缺口宽度、中间条宽度三个结构尺寸参数变化对谐振频率和透射峰幅值的影响,结果表明三个参数的变化都会对二者产生影响,其中金属条宽度改变对透射峰值影响幅度相对较大,缺口宽度改变对谐振频率影响幅度相对较大.

关键词: 金属条 , 左手材料 , 负折射率 , 谐振频率 , S参数