超细硬质合金制备方法的研究

摘要

随着工业的迅速发展，人们对硬质合金的硬度和强度要求越来越高。普通硬质合金根本无法获得“双高”性能，超细和纳米硬质合金却可以同时保有高的硬度和强度，因此受到越来越多研究者的关注。 本文主要以WC-10Co硬质合金为研究对象，通过改变球磨时间、烧结温度和烧结方式来确定超细和纳米硬质合金的制备工艺。并且研究了WC晶粒度和Co层厚度与WC-10Co硬质合金性能之间的关系。 首先采用强化球磨法将0.5μm的WC粉球磨12～48小时，然后按成分加入Co粉球磨24h，球磨料处理后压制成矩形抗弯试样，在真空烧结炉中进行烧结。然后对烧结后的样品制作金相进行显微组织观察，并对其力学性能进行了测试。从而找出球磨时间与WC粉末粒度、晶粒度及烧结后WC晶粒度的关系，确定较佳的球磨时间为(48+24)h。 然后进行了烧结温度的研究实验。采用强化球磨法先将加有抑制剂的原始粒度为0.5μm的WC粉和Co粉球磨72小时。采用真空烧结，烧结温度分别为：1340℃、1360℃、1380℃、1400℃以及1420℃，保温时间均为30分钟。综合考虑合金的密度、晶粒度和力学性能，结果表明：1380℃是本试验比较合适的烧结温度。 还研究了烧结方式对硬质合金性能的影响。采用真空烧结和烧结-热等静压两种烧结方式进行烧结，对烧结好的样品进行物理机械性能测试，并采用金相显微镜和扫描电镜进行合金组织的观察和分析。通过实验研究我们发现：烧结-热等静压与真空烧结相比，可以减少合金孔隙，使合金的组织更加致密，从而也使合金的各项物理机械性能指标有所提高。 最后，研究合金WC晶粒度、Co层厚度与其机械性能的关系。我们取不同粒度的WC粉和Co粉，经球磨、压制后，采用烧结-热等静压烧结。然后对烧结后的样品制作金相进行显微组织观察，并对其力学性能进行了测试。最终发现：超细WC-10Co硬质合金的抗弯强度随WC晶粒度的变小而减小，当晶粒度继续变小时，其抗弯强度反而随WC晶粒度的变小而增大；在一定Co层厚度之上，抗弯强度随Co层厚度的减小而递减，当Co层厚度减小到一定程度后，抗弯强度随Co层厚度的递减而递增。WC-10Co硬质合金的硬度随着WC晶粒的增大而减小；在一定Co层厚度范围内，硬度随Co层厚度的增加而逐渐减小。当WC的晶粒度小到一定程度时，制备“双高”硬质合金是可能的。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

1.1前言

1.2硬质合金的组织与性能

1.2.1硬质合金的组织

1.2.2硬质合金的性能

1.3硬质合金的发展

1.4超细和纳米硬质合金

1.4.1纳米WC粉末制取的方法

1.4.2超细硬质合金烧结方法

1.4.3晶粒长大抑制剂的研究进展

1.5论文研究的目的、意义和主要内容

1.5.1研究的目的和意义

1.5.2研究内容

第二章实验

2.1实验原料

2.2实验设备

2.3实验方案的设定

2.3.1球磨时间对合金的影响实验

2.3.2烧结温度对合金的影响

2.3.3烧结方式对合金的影响

2.3.4合金WC晶粒度、Co层厚度与其力学性能的关系

2.4性能的测试

第三章实验结果及分析

3.1球磨对WC粉末晶粒度的影响

3.2球磨对烧结后WC晶粒度的影响

3.3烧结温度对合金组织和性能的影响

3.3.1烧结温度对合金致密度的影响

3.3.2烧结温度对合金晶粒度的影响

3.3.3烧结温度对合金性能的影响

3.4烧结方式对合金组织和性能的影响

3.4.1烧结方式对合金致密度的影响

3.4.2烧结方式对合金晶粒度的影响

3.4.3烧结方式对合金性能的影响

3.4.4各种烧结方式机理分析

第四章超细硬质合金性能与结构的关系

4.1硬质合金性能与WC晶粒度之间的关系

4.2硬质合金性能与Co层厚度之间的关系

第五章结论

参考文献

硕士期间发表论文

致 谢