超细晶WC-10Co系硬质合金制备及工艺研究

论文摘要

随着加工工业的发展,现代的刀具材料向着高精度、高速切削、干式切削和降低成本等方向发展。超细晶硬质合金具有高强度、高硬度、高耐磨性等优良性能,满足了现代工业和特种难加工材料的发展,因而近10年来超细晶硬质合金一直是国内外硬质合金领域研究的热点。本文以WC-10Co超细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硬质合金的制备工艺。试验结果表明,同时添加多种晶粒长大抑制剂可抑制合金中的WC晶粒长大,并且对合金综合性能的提高更为有利。在添加0.3wt%VC+0.3wt%Cr3C2基础上复合添加0.2wt%TaC+0.2wt%Y2O3经1380℃真空烧结具有最优异的综合性能。热等静压处理可消除硬质合金内部孔隙,显著提高硬质合金致密度、硬度及抗弯强度。但是工艺控制不合理也会引起硬质合金晶粒长大,造成合金各项性能降低。采用1250℃真空预烧后续热等静压处理的合金,与1360℃、1380℃真空预烧后续热等静压处理的合金相比较,具有更小的晶粒尺寸及更高的致密度和硬度。文章还讨论了WC粉末含碳量对合金性能的影响,对于含碳量分别为6.17wt%、6.19wt%和6.24wt%三组WC粉末,通过对烧结后试样矫顽磁力、磁饱和强度及各项性能进行分析,并用XRD进行物相检测。实验结果表明碳含量对硬质合金性能有较大影响,过高或过低的碳含量都将对硬质合金的性能产生不利的影响。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 硬质合金的发展过程及趋势
• 1.2.1 硬质合金的发展过程
• 1.2.2 未来硬质合金的发展趋势
• 1.3 超细硬质合金的制备工艺
• 1.3.1 超细硬质合金粉体制备技术
• 1.3.2 超细硬质合金成型技术
• 1.3.3 超细硬质合金烧结技术
• 1.3.4 晶粒长大抑制剂的研究
• 1.3.5 超细硬质合金碳含量的控制
• 1.4 本课题研究的目的及意义
• 2 实验方案及技术路线
• 2.1 实验原料
• 2.2 实验设备
• 2.3 技术路线
• 2.4 实验内容
• 2.4.1 不同制备工艺对合金性能的影响
• 2.4.2 后续热等静压处理对合金的影响
• 2.4.3 含碳量变化对合金性能的影响
• 2.5 合金的表征及性能测定
• 2.5.1 合金密度的测定
• 2.5.2 合金收缩率的测定
• 2.5.3 合金硬度的测定
• 2.5.4 合金抗弯强度的测定
• 2.5.5 磁性能的测定
• 2.5.6 金相分析
• 2.5.7 X射线衍射
• 2.5.8 SEM分析
• 3 不同制备工艺对合金性能的影响
• 3.1 不同球磨时间对合金性能影响
• 3.2 不同烧结温度对合金性能影响
• 4 热等静压处理对合金性能的影响
• 4.1 热等静压原理及工艺
• 4.2 热等静压处理对合金致密度的影响
• 4.3 热等静压处理对合金晶粒度的影响
• 4.4 热等静压处理对合金性能的影响
• 4.4.1 热等静压处理对合金硬度的影响
• 4.4.2 热等静压处理对合金抗弯强度的影响
• 4.5 热等静压后续处理存在的问题
• 5 碳含量控制对合金性能的影响
• 5.1 WC-10Co超细硬质合金含碳量允许的波动范围
• 5.2 碳含量差异对合金性能的影响
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果
• 致谢