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碳化钨粉性能及应用

时间:2015-10-17 09:24:07来源:本站人气:1055

     为制造硬质合金,WC粉和Co粉需经过混合、压制和液相烧结等工序。Co对WC的优异润湿性是关键因素。通过改变WC的粒度(1~10μm)和不同的Co含量(3%~30%),可以生产出硬度和韧性不同的硬质合金。一个很重要的规律是:WC颗粒越细,Co含量越小,硬质合金的硬度就越高,韧性就越低。在工业的一些特殊情况下,向合金中加入其它碳化物如TiC、TaC或TiCN用于切削钢材。WC粉末的物理性能和化学性能,下面予以介绍。
     1)物理性能 粉末的粒度和粒度分布虽已有很多可测试方法和特征值。但是直到现在,还没有一种方法考虑到了WC颗粒可能是单晶或是多晶体。图2.5-99表明具有相同粒度的WC粉末,每个颗粒中的晶粒尺寸差别很大。采用不同的制粉工艺,同样的粉末颗粒既可能是单晶,也可能是多晶的。这对生产硬质合会时粉末的件能有强烈影响。

      在烧结过程中,多晶颗粒会分解成亚晶粒。这样,单个WC颗粒中亚晶粒越多,硬质合金的微观结构更精细。这对于粒度小于1μm的粉末来说是非常重要的。粒度小于1μm的粉末和特别是超细WC粉末,测量粉末粒度变得更加困难。粒度测试表明,FSSS粒度约0.6μm的粉末,通过SEM测量粒度为0.3μm。另外,用BET表面面积测量方法来测量超细WC颗粒尺寸是不适宜的,因为该方法对表面粗糙度很敏感,不能准确测量颗粒尺寸。例如,颗粒的表面粗糙度很差,该方法会得出表面面积很大导致测量的粒度偏小的错误结果。在以上例子中,所测量的粉末性能虽然可以检测一种工艺生产的粉末各批次之间性能的可靠性,但是不能用于预测烧结硬质合金的性能。这应该通过烧结试验来评价。其它的物理性能,如斯科特、振实及生坯密度对预测和控制烧结过程中的收缩是十分重要的,因为对多数硬质合金件都要求烧结到规定尺寸。

      2)化学性能  WC最重要的化学性能是碳含量。化学计量的WC的碳含量为6.135%(质量分数)。从热力学的角度看,WC稳定范围很窄。这样,缺碳时,会生成非化学计量的W2C;而碳含量过量时,会有游离碳出现。工业生产的WC粉末,通常会有少量的游离碳存在(大约0.03%)。即使WC总碳含量低于化学计量WC的含碳量,仍会有微量的W2C和游离碳共同存在。对于硬质合金生产,碳的平衡非常重要,因为缺碳时,会生成脆性η相(C03W3C);碳过量时,将有石墨相析出。这两相都会影响产品的力学性能。

    为了防止硬质合金在烧结过程中产生晶粒长大,通常往细WC粉末中加入一些元素(V、Cr、Ta和Nb),加入量为0.1%~1.5%(质量分数)。这些元素可以碳化物状加入WC粉末中,也可以氧化物或碳化物状在碳化之前加入W粉中。WC粉末中可含有一定量微量元素如Ni、Fe、Co(100×106或者更高)。其他的杂质由于会对硬质合金的性能产生不利影响,其含量必须控制在非常低的范围,典型的有害元素是Ca、S、Si和P等。图2.5-100是对一种超细碳化钨粉末的检测结果。

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