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《机械科学研究院》 2004年
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亚微米硬质合金制备过程中碳含量的控制研究

肖仲文  
【摘要】:随着汽车等制造业的迅猛发展,人们对加工用硬质合金刀具材料提出了更高的技术要求,因而具有高硬度、高强度的超细硬质合金材料已成为当今工程材料发展的热点。鉴于材料性能与制备工艺密切相关,故本研究旨在通过对YG10在不同气氛烧结条件下,材料组织性能变化规律的探讨,提出优化工艺参数,从而达到提高材料性能之目的。 本研究采用甲烷和氢气的混合气体(CH_4/H_2)作为烧结气氛,从热力学上估算了关键技术参数:温度、气体压力和甲烷的临界体积分数,并在此基础上进行工艺试验。结果表明,在WC总碳相同、气氛压力一定时,甲烷浓度越大,烧结后样品的碳含量越高,甲烷浓度较高时甚至可产生石墨相;样品的厚度和补碳的时间对烧结后的碳含量也有较大影响。 由于气氛的干扰,气氛烧结条件下影响合金碳含量的因素比常规真空烧结更多更复杂,因此本研究采用正交试验方法,研究了补碳时间、甲烷浓度、补碳温度、WC总碳、烧结温度、混合气流量等六个因素,对烧结后的样品的钴磁、抗弯强度、矫顽磁力、硬度、密度的影响。研究结果表明:甲烷浓度在一定范围内变动时,可使材料的碳含量在两相区范围内进行调整,可提高了材料的强度;为了使样品与气氛的碳交换达到平衡,至少需要2.5~3.5小时,达到平衡以后再增加补碳时间对提高材料的抗弯强度没有明显影响;在所有的影响因素中,WC总碳和烧结温度是影响合金性能的最重要因素。 工艺参数对材料微观组织影响的研究表明:一定的甲烷浓度对应着一个WC总碳值,当样品的实际WC总碳高于此值时样品产生脱碳反应,低于此值时产生增碳反应,且WC总碳越低,增碳趋势越明显。此外,通入气氛时间越长、甲烷浓度越大、WC总碳越低,烧结后样品晶粒长大就越明显。特别是对于超细低钴硬质合金,WC晶粒将通过烧结颈产生异常长大。基于烧结过程中碳扩散、烧结驱动力、烧结活化等动力学原理,本文对上述实验结果给出了合理的理论解释。 机械科学研究院硕士学位论文 摘要 通过上述研究,提出了烧结过程的优化工艺参数,明显提高了WC一10%Co材料 的性能,抗弯强度平均可达3368MPa(最高可达3708MPa)、硬度可达92.8~93.4HRA、 密度14.21~14.32 g.cm一3,从而为该工艺的工业应用奠定了基础。
【学位授予单位】:机械科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TG135.5

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【引证文献】
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3 陈晓会;NbC纳米粉体机械化学法合成及其放电等离子烧结的研究[D];燕山大学;2012年
【参考文献】
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【共引文献】
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2 林起浪;炭材料用基体前驱体煤沥青的改性研究[D];西北工业大学;2002年
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5 祝宝军;硬质合金注射成形工艺研究[D];中南大学;2002年
6 王晓钧;粉煤灰机械研磨中物理与机械力化学现象的研究[D];南京工业大学;2003年
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9 王峰;模拟体液法合成HA纳米晶须的工艺、相关机理及性能研究[D];山东大学;2005年
10 马运柱;纳米级钨基复合粉末的制备及其合金特性研究[D];中南大学;2004年
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1 李果林;WC-Co-Ni硬质合金模具材料的制备及摩擦学特性研究[D];浙江理工大学;2010年
2 黄莉玲;WC-Co复合粉末及合金的研制[D];昆明理工大学;2009年
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8 郑建智;高性能Mo_2FeB_2基金属陶瓷的制备工艺及合金化研究[D];南京航空航天大学;2010年
9 宗霞;晶粒抑制剂对SPS烧结的WC基硬质合金的组织与性能的影响[D];中国石油大学;2011年
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【同被引文献】
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2 段志伟;张振忠;陆春华;沈晓冬;;化学镀法制备Cu包覆纳米Al_2O_3粉体[J];表面技术;2006年03期
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【二级引证文献】
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【二级参考文献】
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5 范景莲;伯云;张传福;曲选辉;;MA纳米钨合金粉末在常压烧结下的烧结致密化和晶粒长大[A];纳米材料和技术应用进展——全国第二届纳米材料和技术应用会议论文集(上卷)[C];2001年
6 王浩;刘国权;栾军华;;考虑各向异性因素的三维von Neumann方程[A];全国材料科学中的数学应用研讨会论文集[C];2010年
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5 雍岐龙 程莲萍 张国亮 杨天琥 陈华 钟卫 郝建英;Cr30Mo高碳铁素体不锈钢中铌含量的设计与晶粒尺寸控制[N];世界金属导报;2004年
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8 王国栋 刘相华 吴迪;节约型钢铁材料及其减量化加工制造[N];世界金属导报;2007年
9 本版编辑 叶影萍 黎世德 孙亮 胡守天 赵阳 杨福平 陈礼清 徐香秋 刘相华 曹正 乔兵 刘燕 王毛球 时捷 惠卫军 董瀚 樊刚 徐军 王子砚 周福功 李本祥 徐海卫 杨王玥 孙祖庆 王西涛 周乐育 刘雅政 孙景宏 方圆 黄全伟 宋仁伯 刘浩 陈晓 李平和 郑红 吴青松 刘清友 陈方义 彭涛 周晓光 刘振宇 吴迪 张晓芳 王国栋;2007年中信铌钢优秀论文奖部分论文介绍[N];世界金属导报;2008年
10 ;钢结构焊接技术发展趋势[N];世界金属导报;2008年
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