微波烧结YG8硬质合金的脱碳行为及其控制

摘要

硬质合金是采用液相烧结工艺制得的粉末冶金材料,在工具材料、耐磨材料等军用、民用领域被广泛应用。微波烧结具有安全、无污染、能耗小等一系列优点,制备的材料表现出快速致密、组织均匀、力学性能优异等特点,在近20年来受到重视。鉴于硬质合金的重要应用价值和微波烧结技术的特殊优势,本论文采用微波烧结技术制备硬质合金,研究了微波烧结YG8硬质合金的显微组织、致密化行为及合金存在的脱碳现象,并探索其解决方案,得到以下结论:
　　 (1)微波烧结能获得致密度高、晶粒细小的YG8硬质合金。研究发现,与常规烧结相比,微波烧结能较快实现合金的致密化,微波烧结1400℃保温0 min相对密度可达99.25％,而相同条件常规烧结样品仅为85.97％,常规烧结在1400℃保温20 min后方能实现99％以上的致密度;常规烧结延长时间后WC晶粒生长明显,微波烧结保温时间延长后WC晶粒没有显著长大。
　　 (2)研究发现,微波烧结YG8硬质合金存在脱碳现象,在烧结样品表面出现脱碳层。脱碳层组织由外及内依次为(W+少量Co7W6相)、(η相+WC)、(WC+少量η相)。升高烧结温度、延长保温时间,N2+H2烧结气氛均加重微波烧结YG8硬质合金的脱碳,周围碳势对脱碳层也有影响。另外,发现微波加热处理的WC粉同样存在脱碳。
　　 (3)为抑制微波烧结YG8硬质合金的脱碳,改善合金的组织性能,采用向粉末原料中添加不同含量(8.84％、9.28％、9.71％、10.14％-质量分数)的活性炭粉和提高烧结碳势的方法改进实验,前者获得的合金组织、性能均不理想,后者得到组织均匀的合金,未出现脱碳相,合金抗弯强度达2053.43 Mpa、硬度为90.4 HRA,性能明显提高。

目录

文摘

英文文摘

第一章 文献综述

1.1 硬质合金

1.1.1 硬质合金的主要性能及影响因素

1.1.2 硬质合金烧结机理

1.1.3 硬质合金的发展历程

1.1.4 硬质合金的研究进展

1.2 微波烧结技术

1.2.1 微波加热技术

1.2.2 微波烧结硬质合金的研究与应用

1.3 选题意义及研究内容

第二章 实验方法

2.1 实验工艺流程

2.2 原料参数

2.3 压制及烧结

2.4 性能测试与分析

2.4.1 密度和收缩率

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YG8硬质合金致密化与晶粒生长分析

3.1 致密化行为

3.1.1 烧结温度和时间对致密化的影响

3.1.2 保温时间对密度的影响

3.2 晶粒生长

3.3 本章小结

第四章 微波烧结YG8硬质合金的脱碳现象分析

4.1 微波烧结YG8硬质合金的脱碳现象

4.1.1 表面脱碳层形貌

4.1.2 成分分析

4.1.3 脱碳的原因探讨

4.2 烧结参数对脱碳层的影响

4.2.1 保温时间对脱碳层的影响

4.2.2 烧结温度对脱碳层的影响

4.3 本章小结

第五章 微波烧结YG8硬质合金的脱碳控制

5.1 提高原料C含量

5.1.1 不同碳含量对合金力学性能的影响

5.1.2 显微组织分析

5.2 提高烧结碳势

5.2.1 力学性能

5.2.2 显微组织分析

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

致谢

作者在硕士期间发表的论文