毕业设计（论文）-激光粒度仪在硬质合金生产中的应用.doc.doc

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1、前言前言硬质合金是典型的粉末冶金制品，粉末冶金是一种集新兴和古老技术于一体的技术，它对全面实现农业、工业、国防和科技技术现代化具有重要的作用。而硬质合金的生产只是粉末冶金中的一种，其金属粉末和粉末冶金材料、制品主要应用于采矿、机械加工等工业部门。本文中以WC做基体的硬制合金生产为例，以说明激光粒度分析仪在硬质合金生产中的应用。其中涉及的范围有硬质合金生产原理，WC长大机理，α颗粒，大颗粒长大，几种相关检测方法和原理，相关领域前人研究成果。难溶金属WC粉和钴粉是硬质合金的主要成分，而WC是典型的难溶金属化合物，也是硬质合金生产中使用最多的，工业上广泛应用的

2、制取WC的方法是，将W粉与碳黑混合均匀的炉料在石墨管电阻炉中进行碳化。在粉末冶金中，金属粉末的行为取决于粉末的性能，而粉末的的性能又取决于粉末的制取方法和制取工艺，粉末的性能影响最终产品的质量和性能。粉末的性能主要有化学成分、物理性能和工艺性能。此处就粉末的物理性能而言，粉末的物理性能包括颗粒形状与结构、颗粒大小与粒度组成、比表面积、颗粒的密度、显微硬度、光学和电学性质、熔点、比热、蒸汽压等。例如颗粒的形状由生产方法确定，对粉末流动性、松装密度、气孔透过性，对压制性和烧结体强度均有显著影响。本文分析了激光粒度仪在WC作基体的硬质合金生产中，检测WC粉末粒

3、度分布情况，通过检测结果同硬质合金性能进行比较。同时与沉降法、氮吸附法和FSSS（费氏）做了一些比较。通过检测结果同硬质合金性能进行比较，然后通过合金反查粒度分析。这样对硬质合金的生产有重要的指导意义。实际的意义有利于硬质合金产品性能的的检测和推测，使的硬质合金的的检测更迅速、准确。研究了合金性能与粒度分布的关系以及合金生产工艺与粒度分布的关系。41前言第1章硬质合金生产原理1.1硬质合金生产原理和WC晶粒长大机理图1-1硬质合金制备的一般工艺流程Figure1-1hardalloypreparationgeneraltechnicalprocess硬质

4、合金粉末烧结为固—液两相烧结，其WC晶粒长大分为两种完全不同的形式和机理。无液相烧结时，二个并列的WC晶体一起长大，形成一个大的WC晶体，这种现象叫一疑聚。硬质合金为液相烧结，只有少部分晶粒长大属于这种现象。硬质合金生产中主要的晶粒长大机理是在结晶。在结晶是一个相当复杂的过程，由于细WC晶粒表面能高而优先在钴中溶解，形成γ-固熔体，在烧结温度下形成共晶液相。WC从液相γ-固熔体中析出，在未溶解的粗WC晶粒上沉积而使WC晶粒长大，细WC晶粒逐渐消41前言失，粗WC晶粒也越长越大。可见，WC晶粒长大的速度限制因素是WC在Co中的溶解速率。相关液相烧结研究的另

5、一种情况：液相烧结时，WC晶粒通过溶解——析出机制长大，晶粒长大的驱动力为固／液界面能的降低。当WC晶粒长大受原子在液相中的扩散速度控制时，由于原子在液相中的扩散时间、距离与烧结时合金中的液相数量有关，液相数量越多，原子扩散的距离越远，所需要的扩散时间越长。因此，晶粒长大的速度较慢；当晶粒长大受界面反应控制时，晶粒的长大速度与合金中的液相数量无关。在硬质合金的烧结过程中发现，钻含量越高，晶粒长大越严重。这显然既不能用扩散控制长大机制解释，也不能用界面反应长大机制来解释。H.S.Ryooetall'121提出了WC-Co硬质合金烧结过程中的另一种晶粒长大方

6、式。由于WC晶粒的各个晶面能不同，因此，晶粒的长大呈各向异性。他们认为具有三棱柱状的两个或多个WC晶粒在液相的作用下通过协调转动，相互靠近，溶解在液相中的W原子和C原子在相互靠近并且结合的几个WC上析出，从而使得几个细小的WC晶粒组合成一个具有三棱柱状的大WC晶粒。显然，这种晶粒长大方式将加速液相烧结时晶粒的长大过程。这种晶粒长大方式在高钻WC-Co硬质合金中较为常见。图1-2WC-Co硬质合金的TEM形貌象Figure1-2WC-CohardalloyTEMappearanceimage图1-2为WC-6Co硬质合金的透射电镜形貌图，从图1-2中可以看

7、出，两个WC晶粒正在相互靠近，在WC晶粒间形成一薄层界面，且两个WC晶粒有进一步靠近的趋势。本试验结果证明H.S.Ryooet41前言al所提出的有关WC晶粒长大的方式具有一定的合理性。H.S.Ryoo指出，当两个相同大小的晶粒采用这种方式长大时，在达到平衡状态时的尺寸约为初始晶粒大小的4倍。因为晶粒长大时，溶解在液相中的W原子和C原子会在WC晶粒上析出，参与这个大的WC晶粒的长大。Courtney和Lee给出了液相烧结过程中，两晶粒相互靠近和接触的概率。在液体分子运动(Brownianmotion),自然对流以及Maragoni对流的作用下，WC晶粒不

8、停地产生运动。当合金中的钻相含量较低时，由于WC晶粒之间相互接触，WC晶粒的连通