无机功能材料期末论文——不同晶粒类别WC-Co硬质合金的性能提升方法综述.doc

《无机功能材料期末论文——不同晶粒类别WC-Co硬质合金的性能提升方法综述.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、不同晶粒类别WC-Co硬质合金的性能提升方法综述摘要:WC-Co类硬质合金以高硬度、高耐磨性、高熔点的碳化钩为基体成分，其含量高达70%以上；以具有良好的润湿性和高韧性的钻金属作粘结相。目前,WC-Co硬质合金由于其高硬度和良好的韧性特点已被广泛地应用于采矿、切削工具、耐磨零件等领域。现今WC-Co硬质合金已经有不同晶粒类别的产品，本论文主要研究对象为粗晶、超细晶、纳米晶WC-Co硬质合金，概述了以上三种WC-C。硬质合金的性能不足之处，分析了影响其性能的因素，并综述提高WC-Co硬质合金性能的相关方法。关键词：WC-Co、硬质合金、纳米晶、性能一、WC-C

2、o硬质合金的起源:传统的制备方法是通过W粉与C粉在1400至1600°C固相反应生成WC,然后将Co粉混合球磨，冷压成型,最后在1400°C的温度下通过液相烧结致密化。这种方法制成的合金晶粒度不可能小于原始颗粒的尺寸，通常为1至10微米，所以存在着较大的脆性、硬度和强度矛盾（即硬度高则强度低，强度高则硬度低）、加工软化等问题。图1WC粉原料的SEM照片图2Co粉原料的SEM照片a)30hb)60hc)90h图6WC・Co混合粉末粒子的TEM照片根据下图中硬质合金的分类标准，我们将讨论粗晶、超细晶、纳米晶WC-C。硬质合金的性能不足之处及提高WC-CO硬质合金

3、性能的相关方法。按Sandvik公司仃关换质合金的分类标准1加，表1徳国粉末冶金协会破质合金WC晶粒度分级标粧晶粒类别纳米晶超細晶亚微晶细晶中品粗品特粗晶WC/Mm<0202-0505-0808-1313-2525-60>60二、粗晶WC-Co硬质合金：1•性能不足之处：WC-Co硬质合金的耐磨性与断裂韧性却很难同时存在，要提高某一性能就必须以牺牲另一性能为代价，显然这并不能满足当今制造业的发展需要。2.影响粗晶WC-Co硬质合金硬度与韧性的因素分析:影响粗品粒合金性能的主要因素有WC晶粒度、WC品粒完整度、Co层厚度和碳含量。而冗-Co硬质合金由WC相提供

4、硬度，由Co相提供韧性。在钻含量相同的情况下，随着粗晶粒硬质合金中WC晶粒的增大，WC晶粒内缺陷越少、WC晶粒本身的强度越高。同时粗晶粒合金裂纹存在不规则性，显得密而短，对微裂纹的偏转和分叉作用增强，导致硬质合金韧性增加3.提高性能的方法：3.1国外相关技术：%1美国专利5505902和5529804公开了两个制备超粗晶粒硬质合金的方法：将粗颗粒的WC粉通过喷射研磨分散和分级筛分，去除细的WC颗粒，只选用粗粒度的部分WC,然后对这些WC进行Co涂覆。专利5505902采用的方法是熔胶-凝胶法，将WC、甲醇和三乙胺在反应器中混合，当加热时甲醇会蒸发，C。在WC

5、晶粒上沉淀形成熔胶凝胶；专利5529804采用的方法是多元醇法，将C。的醋酸盐、水和WC混合后进行喷雾干燥，并对混合工序工艺进行了改进，以避免粗颗粒WC的破碎。%1美国有专利提出：在氧化餌中添加碱金属氧化物，可得到粒度粗大、均匀的WC粉。但该方法需要更高的碳化温度，并且在碳化过程中形成的HC1气体易对周围设备产生腐蚀。%1欧洲有专利认为,将氧化钩粉进行分级处理，再利用传统工艺可制得单晶粗大WC粉，并制备出单晶结构硬质合金。3.2国内相关技术：%1硬质合金的相变控制技术：通过改变钻粘结相成分、结构与分布状况，从而实现提髙合金性能的途径和方法，该技术可增加硬质合

6、金面心立方晶型(fee)Co相成分，增加合金韧性。候克忠等利用相变控制技术，制备出韧性、强度显著提高的粗晶粒硬质合金，同时还通过冋火处理，进一步提高了合金强度。%1致密化处理技术，即在烧结温度下施加一定的压力，最大限度地减轻或消除硬质合金孔隙率、降低钻池存在的可能性，从而制得合金的固有性能得以充分发挥，还可提高粗晶粒合金疲劳强度和击韧性。三、超细晶wc-Co硬质合金：1•性能不足之处：由于超细硬质合金所用原料WC粉末粒度很细，具有很高的烧结活性，易自然团聚，不利于WC-CO的球磨混合均匀，在烧结过程中易出现WC晶粒不均匀长大等诸多问题，其原料要求高，生产难度

7、大，严重影响超细硬质合金的推广应用。2.提升性能的方法：2.1原料的选择：%1超细WC粉末：关键是粉末的纯度、粒度以及粒度分布的均匀性，现有直接碳化法、氢气还原W0,碳化法、流化床还原碳化法、气相沉积法等合成方法，但是超细WC粉末的碳含量、粒度和夹粗状况会对超细硬质合金的性能产生影响，因此必须控制WC粉末的总碳含量和化合碳含量，不允许有m类夹粗。%1超细C。粉末：张卫兵对钻粉的氧含量和粒度对超细硬质合金的影响进行了试验研究，结果表明钻粉粒度对合金性能影响不大，认为其粒度小于1.3um即可。2.2晶体长大抑制剂：%1品体长大抑制剂的种类：应用得最为普遍的仍是过

8、渡族元素碳化物，抑制作用效果同它们的热力学稳定性有关