注射成形制备YG10硬质合金的研究

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金属粉末注射成形技术为难加工的硬质合金零件带来了全新的发展契机。传统硬质合金注射成形通常采用石蜡基粘结剂体系。相较于石蜡,微晶蜡的熔点、粘度更高,聚甲醛的强度、韧性更高。因此采用微晶蜡和聚甲醛作为粘结剂主要组元,可改善石蜡基粘结剂存在的低熔点组元易挥发、易发生两相分离、坯体保形性差和脱脂速率慢等不足。本文采用微晶蜡基和聚甲醛基两种粘结剂体系,并应用于WC-10Co(YG10)硬质合金的注射成形。全文主要研究内容与结果如下:(1)微晶蜡基喂料混炼工艺和流变性能的研究。对不同加料顺序的混炼工艺进行分析评价,结果表明:先加入高熔点组元,再加入低熔点组元,最后分批加入WC-10Co混合粉末,此种混炼工艺获得的喂料均匀程度更高,低熔点组元挥发较少。采用毛细管流变仪对微晶蜡基喂料进行流变性能测试,结果表明:微晶蜡基喂料呈现假塑性流体的剪切稀化特征,在不同温度下的非牛顿指数n值和粘流活化能E值较小,综合流变学因子值较大。喂料对剪切速率及温度的波动拥有稳定的敏感性,综合流变性能良好。(2)注射成形工艺参数对坯体性能的影响。通过考察注射温度、注射压力、保压压力和保压时间对两种粘结剂注射生坯密度和表观缺陷的影响,从而确定两种喂料的最佳注射工艺。结果表明:采用优化后的注射工艺参数,可获得注射生坯密度较高且无缺陷的注射生坯。(3)脱脂工艺的研究。微晶蜡基坯体采用溶剂脱脂+热脱脂工艺。将微晶蜡基注射生坯置于不同溶剂与温度下进行溶剂脱脂,研究坯体溶剂脱脂动力学行为,同时分析溶剂种类和脱脂温度对溶剂脱脂速率及脱脂缺陷的影响。结果表明:不同规格坯体的溶剂脱脂过程均由扩散所控制,且随着坯体厚度、体积减小和脱脂温度升高,扩散系数增大。聚甲醛基坯体采用草酸催化脱脂+热脱脂工艺。结果表明:采用合适的催化脱脂工艺可顺利脱除坯体内大部分聚甲醛。对溶剂脱脂和催化脱脂后的坯体进行热重分析,制定合理的热脱脂升温工艺,从而脱除坯体内全部粘结剂。(4)烧结工艺及烧结体组织性能的研究。热脱脂坯体经气氛烧结获得烧结体。结果表明:采用合适的烧结工艺,可获得各项性能优异的YG10硬质合金烧结体。
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