超细WC粉末的制备及其烧结体的性能研究

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WC平均晶粒度小于0.5μm的硬质合金称为超细硬质合金。与传统的硬质合金相比,超细硬质合金具有高韧性、高耐磨性和高温强度,被广泛应用于切削工具、耐腐蚀工具、钻头、刀具、金属加工工具及耐磨部件等。超细钨粉和碳化钨是制造超细硬质合金的重要原料,其性能对超细硬质合金的性能有重要影响。因此研究超细W和WC粉的制备对超细硬质合金的发展具有重要的意义。本论文重点研究了超细W粉、WC粉末的制备。研究过程中采用了XRD法测定物相、BET测定粉末的表面积和粒度,用金相显微镜、扫描电镜(SEM)观测粉末和合金的微观形貌,用材料试验机和硬度计等测定了合金的力学性能。研究结果如下:1、影响钨粉物理性能的主要因素有还原温度(包括还原时间)、通氢气量(包括氢气湿度)及料层厚度等。影响WC粉末性能的因素则包括原料和杂质及制备工艺等。其中,W粉的粒度、组成和碳化温度、时间是主要因素。钨粉还原的最佳工艺为:还原温度700800℃、时间为30 min、氢气流量40 m3/h。钨粉碳化的最佳工艺为:第一阶段11001200℃,保温30 min;第二阶段13001400℃,保温90 min。2、碳含量、抑制剂种类及含量和烧结工艺对超细硬质合金的性能影响较大。碳含量为5.2 %、添加0.4 %wt VC-0.4 %wtCr3C2的抑制剂、并采用1360℃低压真空烧结时,合金的综合性能最佳。3、添加0.4 %wt VC-0.4 % wtCr3C2的晶粒抑制剂,并在1360℃低压真空烧结下保温120分钟可以制备出晶粒度在0.4μm、洛式硬度为HRA 93、抗弯强度TRS为3320 MPa、性能优异的超细硬质合金。
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