超細硬質合金晶粒長大抑制機理及熱處理工藝研究.pdf

1、本文采用OMG公司生產(chǎn)的超細WC粉、南京寒銳公司生產(chǎn)的超細Co粉及長沙偉暉公司提供的VC、Cr<,3>C<,2>粉為原料，以真空干燥、低壓燒結為制備手段，結合淬火并回火的熱處理工藝，以高分辨透射電鏡、掃描電鏡、X射線衍射、示差掃描量熱計、能量色散譜儀等分析手段，詳細探討了超細硬質合金制備過程中抑制劑的添加對性能的影響，深入的分析了WC晶粒長大過程及抑制劑的作用機理，并指出常用抑制劑VC、Cr<,3>C<,2>各自的利弊，系統(tǒng)的研究了熱處

2、理工藝對超細硬質合金性能的提高并解釋其機理。 試驗結果表明，添加抑制劑 VC、Cr<,3>C<,2>后，合金的 WC 晶粒明顯細化，硬度和矯頑磁力提高，但是TRS值下降。其中，VC細化效果能力更強，提高合金的硬度也更加明顯，但是對TRS的危害也更大。Cr<,3>C<,2>細化效果稍弱，少量添加對TRS有利。添加合適比例的復合抑制劑能取長補短，得到綜合性能較高的超細硬質合金。本文利用：HREM、EDS等分析手段，從微觀機理上分析了

3、WC在固相、液相燒結過程中的長大機制和VC、Cr<,3>C<,2>等抑制劑不同的作用機理。通過觀察發(fā)現(xiàn)，VC、Cr<,3>C<,2>等抑制劑均固溶在粘結相里，阻礙WC通過溶解一析出的長大機制而抑制晶粒長大。其中VC阻礙WC溶解能力更強，且能降低合金的系統(tǒng)共晶溫度，使燒結在更低溫度下完成，具有多重細化WC晶粒的能力，因而比Cr<,3>C<,2>抑制WC晶粒長大的能力更強。添加VC的超細硬質合金中，WC顆粒較小且均勻，但有不光滑界面產(chǎn)生；粘

4、結相分布不是很均勻，甚至出現(xiàn)了蜂窩狀的疏松組織，這是VC容易被氧化，形成氧化物硬塊，不易被液態(tài)的粘結相有效潤濕的緣故。CK<,3>C<,2>細化效果雖然不如VC，但是WC顆粒形狀規(guī)則，界面平直光滑，使得粘結相易于流動，分布更加均勻，因而對合金的TRS有利。但有個別粗大晶粒現(xiàn)象，這是由于Cr<,3>C<,2>使W、C原子在粘結相中的溶解不一致，導致合金缺碳引起η相分解造成的。 通過超細硬質合金的熱處理工藝研究，找到了較為合理的淬火

5、及回火工藝。實驗表明，通過淬火可以使超細硬質合金WC--15Co--0.2VC--0.4Cr<,3>C<,2>合金的TRS提高13.6％，而硬度卻基本保持不變，再通過合理的回火工藝，可以使TRS再進一步的提高10.5％以上。通過SEM對超細硬質合金進行微觀形貌觀察，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過淬火處理后，WC晶粒棱角溶解消失，從而變得圓潤，這有利于合金的致密化；粘結相得到體積強化，分布也更加均勻；合金的斷裂方式變?yōu)檠豔C—Co界面的塑性斷裂為主。利用XRD