硬质合金微观结构 PPT课件.ppt

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1、超细晶粒合金定义：超细晶粒合金通常指其中碳化物晶粒平均尺寸小于1μm的WC-Co合金。因减少WC的晶粒尺寸而增加的碳化物相晶粒接触数，可用高度均匀分布的钴来消除，从而制得具有硬度和韧性的合金。特点：超细晶粒合金的基本性能是其硬度和强度均比相同钴含量的普通合金高，硬度一般高1.5-2HRA，抗弯强度60～80公斤/毫米2。高温硬度也比普通合金高，抗压强度也很高。超细晶粒合金主要用作切削工具时能获得高精度的刃口，从而可承受大的切削力，获得光洁度更高的表面。超细晶粒合金特别在加工耐热合金、钛合金，冷硬铸铁等材料时显得更为出色。合金组织结构的改善超细晶粒合金的制造添加剂法：使用添加剂，例如VC，C

2、r3C2等来阻止烧结时WC晶粒的长大而制备超细晶粒合金的简便方法。在球磨混合料时加入：使用平均粒度为1.05μm的W粉于1510℃碳化0.5小时，得到含碳6.11％，平均粒度为1.25μm的碳化钨粉。经与10％Co粉和0.3％VC粉球压制烧结后得到WC晶粒度为0.25-0.5μm的超细晶粒合金。在钨粉碳化阶段中加入：使用纯度为99．9％，费氏粒度为1.0-1.3μm的钨粉和粒度＜0.1-0.2μm的氧化铬以及细散的碳黑在球磨机中长时间混合，然后装入石墨舟于H2起或真空下1500℃碳化1.5小时，得到WC-Cr3C2。接着用通常工艺生产（0.5wt%的Cr3C2），Cr3C2和WC互相抑制长

3、大，最后得到合金中WC平均晶粒度<1μm。化学共沉淀法：将钨酸铵和硝酸钴溶液分别加热到80℃，一边搅拌钨酸铵，一边将硝酸钴溶液慢慢滴入，即生成WC-Co复合氧化物沉淀。将沉淀物洗净干燥后，加入碳黑混合，在H2中1100℃下加热即得混合非常均匀的WC与Co混合粉末。W-Co复合氧化物的还原和W的碳化是一次完成的，氧化钨在还原中长大受到较大程度的抑制，所以混合粉末的粒度很细，粉末烧结温度也低，合金中WC的晶粒很容易达到1μm以下。氯化钨的氢气还原法：将WCl6气体与H2在Ni管中混合，预热，再到反应室中于1000℃下反应生成微细钨粉。随后，在1650℃下于H2中碳化得到1.2μm的WC粉。最后

4、经球磨、压形、真空烧结得到超细晶粒的WC-Co合金。此法制得的合金晶粒度小且均匀，WC纯度高，合金孔隙度低。兰钨工艺：兰钨具有高的化学活性，比表面大，易于还原，比黄钨(WO3)更能精确地控制W粉粒度，用兰钨作原料制取的超细晶粒合金，其抗弯强度比用黄钨作原料的要高10％以上，且使用寿命提高1倍左右。兰钨工艺以高纯度的仲钨酸铵为原料，逆流通入高纯的干氢，还原温度在400-500℃之间选择，得到兰色氧化钨(相成分为铵-钨青铜，W20O58、W02.72和WO3复杂成分混合物)，接着在700-800℃顺流通入高纯干氢得到极细的优质W粉。超细晶粒合金的制备非均匀结构合金的概念：非均匀结构合金是将二种

5、或数种不同成分组成或不同粒度合金混合在一起，制成组织不均匀的硬质合金。非均匀结构合金的特点：兼有高钴合金的高韧性和低钴合金的高耐磨性，或者兼有粗晶粒合金的高耐磨性，而且与同成分的普通合金相比，其强度通常会显著提高。非均匀结构合金的发展：1955年始西德即开展了非均匀结构合金的研究。苏联也于1958年制出一种深并钻孔用的非均匀结构合金。此外，瑞典、美国、英国和奥地利也相继试制了非均匀结构的凿岩钻头和工具。非均匀结构合金热压法：将Co含量或WC晶粒大小不同的两种混合料混合在一起，然后热压成所需要的形状，这种方法生产率低，热压过程中的塑性流动以及热压后的退火处理会降低合金的结构非均匀性，进而降低

6、合金的耐磨性。熔浸法：此法是将烧结好的合金试样的某一个面与熔融Co相接触，熔融Co便渗透到试样中去而形成可变Co含量的合金。用此法所制成的合金Co量变化大，但过程繁琐。非均匀结构合金的制造方法将高Co混合料和低Co混合料分别制成团粒，然后将两者混合后压制烧结。例如，将C-93（95.5％WC-4.5％Co)与C-85(87％WC-13％Co)两种团粒混合，制得了90％WC+10％Co的非均匀结构合金。又如，将（TiC+TaC+NbC)=16％，Co=10％，余为WC的混合料先以2T/cm2的压力成形后擦碎过325目筛并制粒，然后以1:1的混合比混入WC-20％Co的混合料中，最后经压制烧结

7、便得到具有高浓度(TiC+TaC+NbC)区且尺寸在10以下的非均匀结构合金，其强度达230公斤/毫米2，比同样成分的普通合金强度50kg/mm2。又如，在高钴混合料中混入一定数量的粗晶粒WC，然后进行压制烧结。缺点：上述几种方法虽然简单，但很难保持原始混合状态的非均匀性，因为烧结过程中各种Co含量之间会进行Co相的重新分布，不同粒度的WC之间也会通过Co相的再结晶使细晶粒WC长大。冷压烧结法热处理对硬质合金合金组织与结