WC-Co复合粉末及合金的研制

论文摘要

本文综述了硬质合金的历史及其生产工艺,介绍了硬质合金的常规制备方法以及最新的一些发展状况,并对金属包覆陶瓷复合粉末进行了简要的阐述。本文采用溶胶-化学和氢还原法制备WC-Co复合粉末,通过大量的实验和分析,系统地研究了本实验方法制备WC-Co复合粉末的主要影响因子,并对其还原工艺的原理进行了探讨。通过单因素实验、全析因实验及优化实验,确定了本研究制备WC-Co复合粉末主要影响因子的最佳水平。研究过程中运用了MINITAB 14进行主效应分析,用SEM观测粉末微观形貌及分布的均匀性,成分分析法确定粉末总碳含量（Ctotal）、游离碳含量（cbc）、氧含量（O）及钴含量（Co）,并利用TG/DSC来确定WC-Co复合粉末分解还原的温度范围。实验结果表明,本研究制备WC-Co复合粉末的最佳工艺条件为：三乙醇胺的量取0.4molTEA/molCo、不加蔗糖、还原制度为一带的温度为300℃、二带的温度为400℃、三带的温度为650℃及推舟速度为60min/2舟。采用溶胶-化学和氢还原法在一定的程度上消除了粉末的团聚现象,使均匀性大大提高,避免了传统生产过程中的球磨问题,同时提供了一种制备WC-Co混合料的新工艺。用本研究制备的WC-6%Co复合粉末为原料,试制了硬质合金,分析其物理及力学性能,并与传统方法生产的WC-6%Co粉末制备的合金进行对比。研究过程中用激光粒度仪分析了粉末的粒度,采用XRD法测定物相,并利用金相、SEM、万能材料实验机、硬度计研究了合金的显微组织和力学性能。分析了WC-Co硬质合金烧结机理和过程,分析了烧结样品的物理机械性能。实验结果表明,本研究制备的WC-Co硬质合金的钴相分布比传统方法生产的合金更均匀；本研究制备的YG6硬质合金,其密度为14.99g/cm3,硬度为90.0HRA,断裂强度为1450MPa,相对磁饱和为83.5%。孔洞和脱碳相η的存在是造成其断裂强度和相对磁饱和下降的主要原因,尤其损害断裂强度；分解还原过程中,在确保还原能完全的前提下应尽量降低还原温度,防止料太硬是一个十分重要的方面,料太硬会使压制性能变差、导致孔洞存在。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 硬质合金概述
• 1.2 硬质合金的最新研究进展
• 1.3 金属包覆陶瓷复合粉末的概况
• 1.4 本课题研究的意义及方法
• 第二章 实验方案与检测方法
• 2.1 实验方案的提出
• 2.2 实验原料
• 2.3 WC-Co复合粉末实验方案
• 2.4 WC-Co合金研制方案
• 2.5 材料表征与性能测试
• 第三章 WC-Co复合粉末制备工艺的研究
• 3.1 第一阶段实验
• 3.2 优化实验
• 3.3 还原工艺原理的探讨
• 3.4 本章小结
• 第四章 WC-Co合金的试制
• 4.1 合金试制工艺
• 4.2 烧结样品的性能分析
• 4.3 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文