超细硬质合金棒材的制备研究

摘要

该论文工作在此背景下,以武汉理工大学制备的WC-Co纳米复合粉末、美国UM公司WC-Co复合粉末为原料,对超细晶硬质合金棒材的成型(模压、挤压)工艺及烧结(真空烧结、低压烧结)工艺进行了研究.该论文模压成型与烧结工艺流程如下:复合粉末+成型剂+抑晶剂→球磨→真空干燥→造粒→模压→冷等静压处理→棒材生坯→真空烧结→低压烧结→棒材成品.该论文挤压成型与烧结工艺流程如下:复合粉末+成型剂+抑晶剂→混炼→挤压成型→冷等静压处理→脱脂→棒材生坯→真空烧结→低压烧结→棒材成品.用XRD分析了原始粉末、真空烧结试样、低压烧结试样的物相.结果表明:在原始粉末和烧结试样中均无缺碳相(η相)和石墨相出现.用SEM研究了冷等静压处理工艺对棒材成型性能的影响,结果表明:冷等静压处理工艺对模压生坯效果显著,但对挤压生坯效果不明显;用金相显微镜、SEM和TEM观察了真空烧结、低压烧结试样的显微结构.从金相图可看出,低压烧结试样中的WC晶粒细小、均匀;由SEM可知,真空烧结试样的晶粒度为0.2~0.3μm,低压烧结试样的晶粒度为0.3~0.4μm;由TEM可知,低压烧结试样中的WC晶粒呈多边形结构,镶嵌于Co骨架之上,WC晶粒为0.3~0.4μm,与SEM结果吻合.测试了真空烧结和低压烧结试样的抗弯强度、洛氏硬度、磁饱和度和矫顽磁力.结果表明:低压烧结工艺可以有效提高硬质合金的抗弯强度;磁饱和度和矫顽磁力可以用来作为硬质合金的碳含量和晶粒度大小度量尺度;用武汉理工大学制备的WC-Co纳米复合粉末,以低压烧结工艺可以制备出抗弯强度3300MPa、洛氏硬度93.2的硬质合金棒材.

目录

文摘

英文文摘

第一章文献综述

1.1引言

1.2硬质合金的发展历程

1.3 WC-Co硬质合金的研究现状

1.3.1 WC-Co粉末的研制现状

1.3.2国内外压制工艺的进展

1.3.3 WC-Co硬质合金烧结技术的现状

1.4本论文的研究目的和意义

第二章基本工艺及实验方案

2.1原料性质

2.2试验过程与工艺

2.3基本分析方法和手段

2.3.1差热分析(DTA)及热重分析(TGA)

2.3.2金相显微技术

2.3.3扫描电镜(SEM)

2.3.4 X衍射技术(XRD)

2.3.5透射电镜(TEM)

2.3.6物理性能测试

2.3.7晶粒度测定

2.3.8力学性能测试

第三章模压工艺制度的选择

3.1模压压制原理

3.1.1压制过程

3.1.2模压压制过程的压力

3.1.3压块的密度

3.2球磨、造粒工艺对压坯性能的影响

3.2.1球磨机转速的选择

3.2.2装球量、球径、球料比、湿磨介质的选择

3.2.3球磨时间对合金性能的影响

3.2.4制粒工艺的选择

3.3模压模具的设计

3.3.1模具结构设计

3.3.2模具材料选择

3.3.3模具其它参数要求

3.4压制压力选择

3.5冷等静压处理工艺对压制坯体性能的影响

3.6脱脂工艺

第四章 WC-Co硬质合金挤压工艺设计

4.1挤压过程的基本原理

4.2挤压模具的参数设计

4.3棒材生坯的挤压工艺选择

4.3.1粘结剂的选择

4.3.2混料与预压

4.3.3挤压与校直

4.3.4脱脂

4.4冷等静压处理工艺对棒坯性能的影响

第五章烧结工艺控制

5.1 WC-Co硬质合金烧结机理

5.2烧结工艺选择

5.3制品性能

5.4硬质合金碳含量的控制

5.5硬质合金晶粒大小的控制

5.6试样的相结构分析和显微结构分析

5.6.1试样的XRD物相分析

5.6.2试样的显微结构分析

第六章结论

参考文献

致谢

附录