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超细硬质合金具有高韧性、高耐磨性和良好的高温强度,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。本文系统研究了制备超细WC粉末的工艺过程,分析了超细w粉先驱氧化物的特性和微观结构,氧化物前驱体的选择、氧化物的还原和W粉的碳化,并对传统法制备超细WC粉末的工艺进行全面分析对比,在此基础上进行优化研究,最后探索出适合超细WC粉末制备的工艺。 研究结果表明,在本工艺条件下,紫钨适合生产优质超细WC粉,用紫钨为原料还原生产的W粉比其它钨氧化物为原料生产出来的W粉更细,性能好。通过大量的实验和分析,探索了紫钨还原和碳化工艺,并制定优质超细WC粉的标准。还原温度、供氢方向、湿度及料层厚度对还原过程中W粉的长大影响很大,采用四阶段还原、氢气露点高并且流量大、料层厚度不大的氢还原工艺可以得到粒度小、分布窄的W粉。 亚细、超细颗粒WC粉普遍存在聚集颗粒,分散性、均匀性差等问题。研究了采用气流粉碎分级制备超细颗粒WC粉的工艺方法和工艺优化。采用气流粉碎分级技术可以在很好的程度上消除粉末的团聚现象,并且可以使粉末进一步细化、粒度分布合理。采用气流粉碎分级设备进行处理生产效率高、能耗小,并且操作简单,容易控制。制备的超细颗粒WC粉分散性、均匀性大大提高,粒度组成得到明显改善;解决细WC粉游离碳指针控制难的问题;产品综合质量得到提高,提高实收率;降低生产过程控制难度,彻底解决传统生产过程中的球磨、过筛难度大的问题,大大提高生产效率,缩短了生产周期。 研究了影响超细硬质合金致密化和收缩的因素,包括低压真空烧结和使用晶粒长大抑制剂,实验表明,Cr3C2和VC比较适宜用作超细硬质合金的晶粒长大抑制剂,同时研究了晶粒生长同晶粒长大抑制剂添加量的关系,生产出平均晶粒度为0.3~0.4μm、洛氏硬度≥93、强度≥3300的优质超细硬质合金,其微观结构由非常细而均匀的WC晶粒组成。 本课题制备的超细WC粉末,添加晶粒长大抑制剂、采用低压真空烧结可以制得晶粒度小、强度高、硬度大的超细硬质合金。