微波烧结WC-10Co硬质合金工艺和性能的研究

摘要

WC-Co硬质合金是一种性能优越的工具材料，尤其是超细WC-Co硬质合金有效地解决了传统硬质合金强度与硬度之间的矛盾，实现了“双高”，所以在很多领域得到了广泛的应用。尽管迄今为止，研究者通过多种方法制备了纳米WC-Co粉末，但却在烧结制备纳米WC-Co硬质合金方面遇到了很多困难。这其中的主要原因之一是受到烧结技术发展水平的限制，当前的烧结技术还不能十分有效地控制在烧结过程中WC晶粒的长大。因此，国际上的科研工作者对纳米硬质合金的研究大多集中在纳米粉末制备、烧结工艺和晶粒生长抑制剂三个方面。 本研究以厦门金鹭特种合金有限公司提供的0.2μm的WC粉和0.8μm的Co粉为原料粉末，加入晶粒长大抑制剂，在行星球磨机中进行湿磨，然后压制成巾17×5mm生坯，随后在微波场下进行烧结，主要研究了脱蜡时间、烧结温度、保温时间等烧结工艺参数的影响，通过体积密度、断裂韧性、SEM、洛氏硬度等测试对实验结果进行分析，同时还分析了不同种类的晶粒生长抑制剂对硬质合金性能的影响。 实验结果表明，在微波纯电场下烧结WC-10Co硬质合金，升温速率比较均匀。实验中先在610℃脱蜡20min，然后升温到1320℃保温15min，所得硬质合金的WC晶粒较为均匀，具有正常组织，没有脱碳相或石墨相生成。适量地添加抑制剂能够有效地抑制WC晶粒的长大，由此制得的硬质合金的综合性能明显优于未添加抑制剂的合金；当复合抑制剂VC+Cr<,3>C<,2>的加入总量为0.6wt％时，硬质合金合金中WC的晶粒细小、分布较均匀，抑晶效果最佳，硬质合金性能达到最优；在WC-Co粉末中添加少量的红磷，可以有效地降低烧结温度，在一定程度上抑制WC晶粒的长大，添加0.3 wt％红磷的WC-10Co硬质合金在烧结温度为1250℃完全致密化，使烧结温度降低70℃，所得合金的洛氏硬度为HRA 92.2，断裂韧性为8.71 MPa.m<'1/2>，其晶粒细小、均匀。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章文献综述

1.1硬质合金概述

1.2 WC-Co硬质合金的研究现状

1.2.1 WC-Co硬质合金烧结技术的研究现状

1.2.2晶粒生长抑制剂的研究现状

1.3实验内容、意义及思路

第2章实验设备

2.1实验装置

2.1.1微波烧结装置简介

2.1.2加热腔体

2.2微波烧结原理

2.2.1微波烧结的基本原理

2.2.2微波烧结的特点

2.3测试

2.3.1相对密度测定

2.3.2硬度测定

2.3.3断裂韧性测定

2.3.4 X射线衍射

2.3.5扫描电子显微分析

第3章微波烧结WC-10Co硬质合金工艺的研究

3.1 WC-Co硬质合金烧结过程的致密化

3.2微波电、磁场及电磁混合场对升温速率的影响

3.3烧结温度的影响

3.3.1烧结温度对合金性能的影响

3.3.2烧结温度对合金显微组织的影响

3.4脱蜡时间的影响

3.5保温时间的影响

3.5.1保温时间对合金性能的影响

3.5.2保温时间对合金显微组织的影响

3.6物相分析

3.7本章小结

第4章晶粒长大抑制剂对WC-Co硬质合金性能的影响

4.1添加VC/Cr3C2进行实验

4.1.1 VC/Cr3C2对合金性能的影响

4.1.2 VC/Cr3C2对合金显微组织的影响

4.2添加红磷进行实验

4.2.1红磷对合金致密化的影响

4.2.2红磷对硬质合金显微结构的影响

4.2.3红磷对合金性能的影响

4.3本章小结

第5章结论

参考文献

致谢

附录