铜钴预合金粉共沉淀制备工艺和烧结合金组织及性能研究

摘要

金属粉末被广泛的应用于粉末冶金、润滑剂、催化剂、导电胶、导电填料和电磁屏蔽涂料等领域。随着金刚石工具用预合金粉的发展，不同种类的金属粉末在预合金粉中的应用越来越多，目前对预合金粉的研究是向着超细和低钴方向发展。铜和钴在传统的金刚石工具胎体中使用较多，而其二元合金粉末在预合金粉中鲜有报道。本文研究了铜钴二元预合金粉共沉淀制备工艺，分析了钴含量和烧结温度对合金组织及性能的影响。研究结果如下:
　　1.采用氯化铜和氯化钴为原料，草酸做沉淀剂，使用共沉淀法制备了铜钴预合金粉前驱体，前驱体的综合热分析(DSC-TG)与 X射线衍射分析(XRD)结果表明前驱体是一种复杂的化合物；扫描电镜(SEM)观察显示前驱体为粒径小于1μm的不规则小颗粒。共沉淀工艺最佳参数pH值为4.5~5.5，反应温度为50℃，反应物浓度为0.8mol/L。在此工艺参数条件下，前驱体收得率达到了95.76％，煅烧还原后得到的预合金粉末粒度分布均匀，粉末中位径D(50)为12.94μm。
　　2.煅烧温度从350℃上升到500℃时，铜钴合金粉末粒度随着煅烧温度的增大而增大，煅烧温度为350℃得到的粉末中位径 D(50)最小。还原温度从350℃上升到500℃，铜钴合金粉末的含氧量先降低后趋于稳定，粒度总体呈增大趋势。当还原温度为450℃时，粉末的含氧量维持在0.85%左右，粉末粒度较小。
　　3.还原后得到的铜钴预合金粉为不规则的小颗粒，颗粒之间较分散，孔洞较多，粉末粒度分布均匀，颗粒大小在2μm左右。对粉末进行抗氧化处理后，粉末在空气中放置1天后氧含量为0.66%，而未经过抗氧化处理的粉末氧含量为0.88%，抗氧化处理后粉末氧含量降低了25%。
　　4.不同Co含量烧结合金物相分析显示只有Cu相，Co元素已经全部固溶进Cu中。Co含量从10%增加到50%，合金相对密度整体呈下降趋势，合金抗弯强度与维氏硬度先增大，后减小。在钴含量为30%时抗弯强度达到最大值392.54MPa，维氏硬度达到最大值141.6 HV。
　　5.钴含量30%的烧结合金，随着烧结温度从750℃升高到900℃，合金试样显微组织变得致密。850℃达到了铜钴预合金粉的烧结温度，合金相对密度为96.37%，晶粒细小，抗弯强度达到了760.87MPa，维氏硬度达到了167.5 HV，合金力学性能达到了最佳。900℃烧结合金晶粒长大，力学性能有所下降。

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1 绪论

1.1 金属粉末应用

1.2 金属粉末在预合金粉领域研究进展

1.3 金属粉末制取方法

1.4 选题的依据及意义

1.5 研究目的和内容

1.6 技术路线

2 实验内容

2.1 Cu-Co预合金粉制备工艺设计

2.2 Cu-Co预合金粉热压烧结实验方案设计

2.3 Cu-Co预合金粉表征

2.4 Cu-Co预合金粉烧结试样表征

3 Cu-Co预合金粉共沉淀工艺研究

3.1 共沉淀反应pH值对粉末的影响

3.2 共沉淀反应温度对粉末的影响

3.3 共沉淀反应物浓度对粉末的影响

3.4 前驱体的表征

3.5 本章小结

4 共沉淀前驱体后续处理工艺研究

4.1 煅烧对Cu-Co预合金粉品质影响

4.2 还原工艺对Cu-Co预合金粉品质影响

4.3 抗氧化处理对Cu-Co预合金粉含氧量影响

4.4 本章小结

5 Cu-Co预合金粉烧结合金组织及性能研究

5.1 Co含量对合金组织及性能影响研究

5.2 热压温度对试样组织性能影响研究

5.3 本章小结

6 结论与展望

参考文献

个人简历、在校期间发表的学术论文及研究成果

致谢