微波烧结WC-Co合金脱碳控制及VC对其组织和性能的影响

摘要

在本课题组前期研究工作中发现，微波烧结WC-Co硬质合金会产生由外及内逐渐减少的脱碳组织，导致合金的抗弯强度严重降低。本论文通过对YG12和YG13合金进行微波烧结，分析了微波烧结过程中脱碳相产生的原因，并通过提高试样自身碳含量和提高烧结环境碳势的方法来控制合金脱碳相的形成。另外，本文还以VC作为晶粒长大抑制剂，采用微波烧结的方法制备了WC-12Co-xVC，研究了VC在微波烧结方式下对WC晶粒度、合金的密度、硬度和抗弯强度的影响。得出以下主要结论:
　　 (1)发现在N2气氛中采用微波烧结方法制备YG12和YG13合金会出现脱碳现象，且样品边缘区域脱碳程度比样品内部严重。脱碳相产生的主要原因有:试样自身氧化造成脱碳、烧结气氛脱碳、微波效应引起C扩散速率提高和C/W溶解不平衡造成的脱碳。
　　 (2)试验采用三种方法来控制合金脱碳。在合适的工艺条件下，通过在填料中添加4.5％炭黑，成功制备了性能较优的YG12硬质合金，其抗弯强度达3172MPa。
　　 (3)采用微波烧结方式制备WC-12Co-xVC合金，在烧结温度为1420℃，保温时间为10min时，得到显微组织均匀、晶粒细小，WC晶粒尺寸成单峰分布，无晶粒异常长大的合金。
　　 (4)随烧结温度的升高或者VC含量的增加，合金相对密度升高。合金的硬度随VC含量的增加而上升，并在VC含量为0.3％时出现突变，合金硬度大幅提高，硬度最高可达91.9HRA。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 硬质合金

1．1．1 硬质合金的发展历程

1．1．2 硬质合金烧结技术

1．2 微波烧结技术

1．2．1 微波的基本概念

1．2．2 微波加热原理

1．2．3 微波加热技术特点

1．2．4 微波在硬质合金烧结中的应用历程

1．3 碳含量对WC-Co硬质合金相成分、晶粒度和性能的影响

1．3．1 碳含量对WC-Co硬质合金相成分的影响

1．3．2 碳含量对粘结相成分和WC晶粒度的影响

1．3．3 碳含量的变化对硬质合金性能的的影响

1．4 晶粒长大抑制剂

1．4．1 晶粒长大抑制剂作用机理

1．5 论文选题意义及研究内容

第二章 研究方法与性能测试

2．1 研究技术路线

2．2 原料技术参数

2．3 压制、脱蜡及烧结

2．4 性能测试与分析

2．4．1 密度

2．4．2 硬度

2．4．3 抗弯强度

2．4．4 合金显微组织分析

2．4．5 晶粒尺寸测量

第三章 微波烧结WC-Co合金脱碳控制

3．1 微波烧结WC-Co硬质合金的脱碳现象

3．2 微波烧结WC-Co合金脱碳相产生的原因分析

3．2．1 非微波因素

3．2．2 微波因素

3．3 微波烧结WC-Co硬质合金的脱碳控制

3．3．1 提高试样自身的碳含量

3．3．2 提高烧结环境的碳势

3．3．3 CH4提高烧结气氛中的碳势

3．4 本章小结

第四章 微波烧结WC-12Co-xVC合金

4．1 烧结温度、VC添加量对合金相对密度的影响

4．2 烧结温度、VC添加量对合金硬度的影响

4．3 VC添加量对合金抗弯强度的影响

4．4 VC添加量对WC晶粒度和合金组织的影响

4．5 微波烧结方式下的晶粒长大现象

4．6 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 主要结论

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要研究成果