摘要：对于材料研发和过程参数优化来说,掌握材料体系的热、动力学信息并基于CALPHAD(相图计算)方法进行计算模拟是一种强有力且高效的方式。CALPHAD计算结果的准确性在很大程度上取决于热力学和动力学数据库的质量。基于前期建立的热力学数据库(CSUTDCC1)和动力学数据库(CSUDDCC1),对硬质合金研发过程中所关心的烧结“碳窗口”、立方相组分等信息进行了计算模拟。研究了几种在真空和不同N2分压下烧结的梯度硬质合金,采用SEM和EPMA研究了梯度层的微观结构和元素浓度分布,并通过热、动力学数据库进行了计算模拟,计算模拟结果与实验数据吻合。本工作探讨了热、动力学计算模拟在梯度硬质合金的设计和研发中的应用示范,为新型高性能梯度硬质合金的开发提供理论支撑。

摘要：硬质合金是一种多组元多相材料,其制造过程涉及复杂的热力学和动力学过程。为了给硬质合金的开发提供理论依据,基于建立的热力学数据库CSUTDCC1,将通过CALPHAD计算模拟的结果与其他文献中的实验结果进行了比较,以验证热力学数据库的准确性和热力学计算方法的高效性。同时,为展示热力学计算在硬质合金设计中的应用,包括合金成分、烧结温度和N2气氛控制等的确定,通过热力学计算和实验验证,研究了Cr、V、Ta、Nb、Zr等元素在钴黏结相和M6C碳化物中的饱和溶解度,论述了热力学计算在硬质合金发展中的具体作用。

摘要：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Cr_3C_2、VC、Ta C、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Cr_3C_2、VC、Ta C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。

摘要：建立了多组元硬质合金W-C-Co-Ti-Cr-Ta-Nb-N体系热力学及动力学基因库。利用所建立的热力学及扩散动力学基因库,模拟了WC-Ti(C,N)-TaC-Co硬质合金梯度层形成过程,计算所得各相体积分数及组元成分与实验结果相吻合。采用SEM和EDS等方法对不同N气氛下梯度烧结所获得的WC-Ti(C,N)-Co梯度硬质合金进行了合金表面组元成分分布测定,并对样品梯度层的形成进行了模拟,模拟能很好地描述实验结果。基于第一原理计算和实验对广泛应用的三元Ti-Al-N耐磨涂层体系的结构、力学、热力学性质和调幅分解曲线,以及调幅分解析出立方二元氮化物的性能进行了研究。计算结果与已有实验值符合较好,可为高性能硬质合金和多元涂层的开发设计提供理论指导。最后提出了硬质合金及耐磨涂层研发的基因框图。