粉末冶金原理实验课程设计.doc

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