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粉末冶金原理实验课程设计课件
重庆文理学院
粉末冶金原理实验课程设计
课题名称 硬质合金的制备与性能检测
姓 名 滕建伟
学 号 201304384030
专业班级 金属材料工程一班
指导教师 陈慧
完成日期 2015年12月
硬质合金的制备工艺
1.硬质合金的概述
1.1硬质合金的定义
硬质合金兼具有金属良好的韧性和可塑性,它是一种以难熔金属化合物(通常为碳化物)为硬质基体相,以过渡族元素(通常为Co, Fe, Ni)为软质粘结相,采用粉末冶金工艺制备的金属陶瓷工具材料。
1. 2硬质合金的特点
硬质合金广泛地应用于各行各业,它具有其他材料不具备的性能特点:
(1)常温下具备良好的刚性,弹性模量高,通常为(4-7)x105MPa;
(2)高温下具有较高的硬度,耐磨性良好,在600℃时超过高速钢的常温硬度,在1000℃时超过碳钢的常温硬度;
(3)具有普通钢材料无法比拟的抗压强度,可高达6000MPa;
(4)低的热膨胀系数,减少热裂纹的产生,适于在恶劣条件下工作;
(5)化学稳定性高,特殊牌号的硬质合金能耐酸、碱腐蚀,高温下不易发生氧化作用;
(6)具有良好的导电、导热性能,性能接近铁及其合金。
硬质合金因其具备以上特点,自问世以来,迅速在在现代化机械加工、金属材料加工以及矿山采掘等领域中得到广泛的应用,极大地刺激了工业生产部门的效率,成为推动各行业发展不可替代的材料。尤其在金属材料加工领域,基本上替代了传统高速钢,引起了金属削工业的技术革命,被看作是工具材料发展到第三阶段的标志,因此被人们喻为工业的“牙齿”。
1.3硬质合金的发展简史
1923年,德国的施勒特尔首先提出用粉末冶金的方法生产硬质合金,成为了现代硬质合金的发明人。
1926年,第一批钨钻硬质合金在德国克虏公司诞生,由于它特殊的性能,在世界各地发展迅速,美国、奥地利、英国、苏联、日本等相继研究成功并生产硬质合金。其发展过程主要分为以下四个阶段:.
第一个发展阶段(1926年—1936年)——世界硬质合金工业的形成阶段。
第二个发展阶段(1937年一1949年)——世界硬质合金工业的成熟阶段。
第三个发展阶段(1950年一1969年)——世界硬质合金工业的普及阶段。
第四个发展阶段(1970年-至今)——世界硬质合金工业的产品精密化阶段。
随着社会的发展和科技的日益进步,陶瓷、超硬材料的不断发展取代了一部分硬质合金材料,但同时也促进了硬质合金材料自身性能的完善。
1.4硬质合金的研究现状
1.4.1国内研究现状
目前,国内工业生产制备粗晶硬质合金的工艺流程为: WOx(氧化钨)→碱金属掺杂→1000℃还原一超粗钨粉→1980℃高温碳化-超粗WC粉→湿磨、成形、烧结-粗晶硬质合金。研究的重点主要在超粗WC粉的制备、混合料制备与烧结工艺以及后续热处理方面。
张立等以粗颗粒与特粗颗粒W粉为原料,研究了CO掺杂对粗颗粒和特粗颗粒WC粉末粒度与微观形貌的影响。得出如下结论:(1) Co掺杂有利于WC粉末Fsss粒度的提高与游离碳的降低。但是Fsss是采用空气透过法测量,空气透过法表征的是粉末的外比表面特性,代表粉末单颗粒或二次颗粒的粒度,因此,对Co掺杂WC粉末,Fsss不能真实反映粉末颗粒的大小。
周新华等采用Fsss粒度为25um的WC粉末为原料,研究湿磨工艺中不同球磨时间对粗颗粒硬质合金性能的影响。得到以下结论:(1)球磨是控制合金晶粒度的重要手段,球磨能使颗粒尺寸减小,物相混合均匀度提高。球磨初期,首先是以沿着晶界破坏为单晶为主,WC粉末的粒度明显减小;随着球磨时间延长,多晶颗粒越来越少,破坏形式转变为单晶的磨耗,破碎更加困难。(2)采用测量维氏硬度压痕角部裂纹扩展的方法测量合金韧性。延长球磨时间,裂纹尺寸先减
少后增加。这表明采取适当的球磨时间,可以改善合金韧性。另外,研究证明了合金组织均匀、晶粒粗大且完整,具备良好韧性。
莫盛秋等以粗颗粒WC粉和CO粉为原料,采用真空烧结工艺成功制备了低Co粗晶硬质合金。结果表明:采用不同的烧结工艺进行真空烧结对合金的性能影响显著。预烧阶段的烧结工艺是低钻粗晶WC-Co硬质合金真空烧结的关键。该阶段,合金中
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