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《中南大学》 2009年
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粗晶WC-Co硬质合金的制备工艺研究

王元杰  
【摘要】:在Co含量相同的条件下,与传统的中、细晶粒硬质合金相比,粗晶粒硬质合金具有极高的热导率,较好的抗热疲劳与抗热冲击性能,主要用于极端工况条件下软岩连续挖掘用矿用工具、冲压模、冷镦模、轧辊等,具有非常广阔的市场前景。而目前WC晶粒度≥4.5μm的硬质合金属国内空白。本文的研究目的是探索晶粒度≥4.5μm的高性能粗晶WC-Co硬质合金的制备工艺。 本研究分三部分,首先通过原料与制备工艺参数对合金中WC晶粒度的影响规律,探讨了传统湿磨工艺制备WC-Co硬质合金中WC晶粒度的最粗极限;随后通过干混合工艺研究,探讨了WC-Co硬质合金中WC晶粒度的提高途径;在上述研究基础上,开发了化学包裹粉工艺制备晶粒度≥4.5μm WC-Co硬质合金的新技术。采用扫描电镜观察粉末与合金中WC晶粒的形貌,采用x射线衍射仪分析粉末的物相组成,采用金相显微镜观察合金的组织结构。本研究得到以下结论: (1)传统湿磨工艺虽然保证了WC与Co两相的均匀混合,但因WC属脆性材料,湿磨过程中WC二次颗粒与一次颗粒容易破碎,采用费氏粒度(FSSS)高达28.3μm的WC原料,即使湿磨时间缩短至24h也难以制备出晶粒度≥4.5μm的粗晶WC-Co硬质合金。 (2)与传统湿磨工艺相比,干混合工艺不会对WC粉末产生破碎作用。以FSSS为6.26μm的低团聚WC粉为原料,采用干混合工艺制备出了晶粒度≥5μm的粗晶WC-Co硬质合金;但干混合制备的混合料中WC颗粒粗大、形状不规则、存在大量硬团聚体,压坯中易产生大孔洞与未压好等缺陷,这类缺陷难以通过液相烧结得到有效消除,严重影响了合金的力学性能。 (3)采用化学包裹粉工艺制备粗晶WC-Co硬质合金,不但克服了传统湿磨工艺制备混合料过程中WC粒度显著减小的问题,而且改善了WC、Co两相分布的均匀程度,改变了WC与Co的结合方式—Co呈现多孔泡沫状纳米组装结构形式包裹在WC粉末表面。以FSSS为6.26μm经过特殊预处理的WC粉为原料,采用化学包裹粉工艺成功地制备了WC-Co硬质合金。结果表明,合金组织结构均匀,WC晶粒结晶完整,晶粒呈现边角圆化特征;合金中WC平均晶粒度≥4.8μm。制备的WC-20%Co合金的横向断裂强度达2750MPa,洛氏硬度HRA达83.4,达到了Sandvik同类产品的质量水平。
【学位授予单位】:中南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TG135.5

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