Abstract ：

[目的]总结纳米或超细碳化钨钴(WC-Co)粉体制备过程的研究,解决WC-Co做为热喷涂原料对机械零件的磨损和腐蚀的影响.[研究现状]总结纳米或超细WC-Co制备过程强化、反应路径,以及Co对还原碳化过程的作用等;其中机械作用力强化包括球磨强度的影响、氧化钨原料的影响、反应温度的影响,原子或分子水平强化包括气相化学合成、喷雾转化,气相碳质强化反应过程包括烃类物质、一氧化碳;纳米或超细WC-Co制备过程反应路径包括还原过程、碳化过程;对还原碳化过程的作用包括Co对氧化钨还原碳化过程具有催化作用、Co影响WC-Co产物粒径、Co含量增加降低碳化温度、Co促进气态碳源析碳等.[结论与展望]提出WC-Co粉体制备反应路径方面,应深入揭示制备反应路径,应进一步分析缺碳相η物相在制备过程中的作用,对W、Co、C扩散的影响机制;认为模拟分析反应过程中还原碳化气与固体原料之间的热量、质量传递过程,可为制备过程进一步优化调控和反应器放大设计奠定理论基础;同时WC-Co粉体热喷涂性能方面,用于机械件的喷涂处理时,应测试涂层的抗磨损和腐蚀性能,反馈调控优化和制备过程.

Keyword ：

纳米或超细WC-Co 反应路径 硬质合金涂层 技术进展

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以硬质合金为研究对象，分别采用扫描电镜、电子背散射衍射(EBSD)和统计性的晶界结构分析方法，进行了特殊偶数重位点阵晶界的结构观测，其主要程序为：(1)碳化钨/碳化钨晶界的准确分离；(2)碳化钨/碳化钨晶界按照不同标准的准确分类；(3)通过五参数法，对特殊重位点阵晶界做晶界面取向织构分析；(4)进一步对典型重位点阵晶界做界面结构分析。研究改进了特定晶界的提取和分类技术与典型重位点阵晶界的界面结构分析技术，并形成了重位点阵晶界结构对材料性能的有效反馈，其研究方法构成了对其它六方晶系材料的有益参鉴。

Keyword ：

电子背散射衍射 硬质合金 扫描电子显微镜 重位点阵晶界 观测技术

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作为关键基础材料,高性能合金在高端装备制造、新能源等战略性新兴产业中发挥着至关重要的作用.随着我国战略性新兴产业的发展壮大,对合金材料的需求将大幅增加.合金材料的制备需要消耗大量金属矿产资源,特别是涉及多种稀缺金属.与此同时,废旧合金的社会累积量逐年增加,影响生态环境.因此,如何协调资源、发展和环境之间的关系成为国际研究热点,发展循环经济被认为是实现可持续发展的重要出路.硬质合金、轻质合金和高温合金在国民经济和国防领域具有广泛且重要的应用,本文以碳化钨硬质合金、轻质铝合金和高温镍基合金三类典型合金为研究对象,系统分析了其资源储备、废料特点和回收再利用现状,并对典型合金循环利用未来发展方向进行了展望.

Keyword ：

资源循环 硬质合金 铝合金 稀缺金属 镍基合金

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本发明提供一种原位合成碳化钨粉的方法，所述方法以废硬质合金为电极，采用熔盐电解法进行原位合成碳化钨粉，其中所述熔盐电解法利用双向脉冲进行电解。本发明提供的方法利用双向脉冲，在熔盐介质中，以废硬质合金为电极，其中废碳化钨被氧化时，钨以离子形式溶出，在电流改变方向后沉积，与碳阳极泥原位反应生成碳化钨粉。本发明实现了对阳极泥的合理处理以及回收产物的高端应用，无需再经过复杂的方法将钨粉加工成碳化钨，实现了短流程回收制备高性能碳化钨纳米粉末。

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一种可添加WC强化相的W基复合粉末的工业化原位合成方法，属于难熔金属和粉末冶金技术领域。以钨氧化物、铜氧化物、钨酸铜等含氧的金属氧化物和碳化钨粉末为原料，首先采用分步球磨工艺将金属氧化物、碳化钨粉末颗粒细化并增加反应活性，再在低转速下对配比后粉末进行球磨混合，然后将混合粉末置于真空或惰性气体保护条件下进行原位反应；通过配比的设计使得原位反应产生一定量的基体相；进一步可根据原材料的设计使得原位反应生成基体相的过程中，WC相均匀分布于生成相的基体中。根据反应前粉体粒径的调控及对反应过程中温度、时间的控制，可实现W基复合粉平均粒径和粒径分布的调控。

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本发明公开了一种熔盐原位电沉积碳化钨/钨复合涂层的方法，在惰性气体保护下，以钨酸盐体系为熔盐电解质，碳化钨或碳化钨‑钴硬质合金为辅助电极，经磨抛处理后的导电镀件为工作电极，加热熔融后保温，原位电沉积，即得。本发明选用熔盐原位电沉积法制备碳化钨/钨复合涂层，具有高效和制备流程短的特点，同时以钨酸盐体系为熔盐电解质，挥发性低，且能加快辅助电极电化学溶解的速度，利于提高其回收利用率，能对曲面和包含内孔等复杂形状的工件进行处理，同时，其工艺设备简单，操作方便，成本低，污染低，所制备得到复合涂层结构致密，晶粒完整，结合强度高，表面平整，硬度高，耐磨性好，实现了钨涂层性能的提升，理论和实际意义重大。

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本工作采用高能球磨法合成高活性NaNbO3粉体,并对机械化学合成机制与致密化烧结行为进行探讨与分析.研究发现,以碳化钨为磨介,通过调整球料比和转速等工艺参数,可在1.5 h内免煅烧一步合成纯钙钛矿相NaNbO3纳米粉体.与文献报道相比,本实验合成纯NaNbO3的高能球磨时间显著缩短,这与优化实验条件下碳化钨磨介高的撞击能量(457 mJ/hit)相关.进一步,对NaNbO3纳米粉体的致密化烧结与陶瓷电学性能进行研究.结果发现,以高能球磨法合成纳米粉体为前驱体制备的陶瓷具有高致密的细晶结构,且在宽温区内介电性能相较于传统方法合成陶瓷显著提升.本工作表明,高能球磨法不仅能够快速合成纳米粉体,有利于制备细晶陶瓷,而且密闭的机械化学反应环境有利于抑制碱金属挥发,控制目标体系计量比,因而在构建高性能碱金属铌酸盐电子陶瓷元器件领域潜在重要应用.

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合成方法 介电性能 微观结构 致密化

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本报告主要介绍北京工业大学硬质合金研究团队近年来在超细和纳米WC基复合粉末的规模化制备与应用方面的主要工作进展。北京工业大学硬质合金研究团队以工程应用需求为牵引,开展材料学科前沿的基础和应用基础研究.自2004年至今从事包括纳米(100nm以下)、超细(100-500nm)、超粗(5μm以上)等多尺度级别的高性能硬质合金材料与产品的创新制备与应用开发工作.团队先后承担了973、863、国家自然科学基金重点、北京新材料产业关键技术攻关、企业委托等20余项课题.研制的高性能硬质合金材料得到美国、德国等国际著名硬质合金研发机构和国内权威资质部门的检测认定.以规模化制备的硬质合金材料开发出液压活塞涂层、引风机叶片涂层、酸轧机组夹送辊涂层、微钻、立铣刀、高温合金切削刀片等产品,应用于航空航天、煤炭开采、热电能源、炼钢轧钢、精加工制造等重要工业领域.

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规模化制备 超细碳化钨 复合粉末 纳米碳化钨

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采用自行研制的铁基碳化钨耐磨堆焊药芯焊丝,通过钨极氩弧焊(TIG)在Q235上制备Fe-Nb-C-B-Ni-WC(30％)合金.改变合金中铌含量(1.0％,2.5％,3.8％),研究铌含量对Fe-Nb-C-B-Ni-WC(30％)合金中碳化钨溶解的影响.结果表明,铌含量对合金中碳化钨的溶解程度有很大影响,优先在碳化钨周围生成的细小NbC对碳化钨溶解起抑制作用,而其生成量决定了抑制碳化钨溶解作用的强弱.铌含量为2.5％的合金中生成的NbC有效的抑制了碳化钨的溶解,使碳化钨颗粒保留的比较完整.

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碳化钨 铌 铁基 堆焊

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利用激光熔覆技术制备微米团聚和块状两种不同类型WC/Ni基复合涂层。在MMG-10型摩擦磨损试验机上对涂层进行高温滑动干摩擦磨损实验,并用SEM和EDS对涂层进行磨损形貌观察和成分分析。结果表明,激光熔覆WC/Ni基复合涂层高温磨损性能随着WC含量增加而提高,WC形态为微米团聚质量分数为60%的复合涂层具有优良的高温耐磨性能。高温下60%WC/Ni基复合涂层主要磨损机制由低温下的磨料磨损转变为氧化磨损和磨料磨损复合作用。

Keyword ：

碳化钨 高温滑动干摩擦 复合涂层 激光熔覆 磨损性能

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