W-WC粉末的形貌結(jié)構(gòu)及其對(duì)WC-Co硬質(zhì)合金組織和性能的影響.pdf

1、目前，研發(fā)WC-Co硬質(zhì)合金新型的粉末制備方法和燒結(jié)技術(shù)以開發(fā)高性能的超細(xì)/納米或具有特殊微結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金材料受到了廣泛的重視，但關(guān)于粉末形貌結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的影響還缺乏深入的研究。為此，本論文研究了W/WC粉末的形貌結(jié)構(gòu)及其對(duì)WC-Co硬質(zhì)合金組織和性能的影響。
　　本論文通過對(duì)比分析不同氧化鎢原料對(duì)W、WC粉末的形貌結(jié)構(gòu)，尤其是晶粒聚集、均勻性的影響，開發(fā)出工業(yè)化的高效、可控的制備均勻納米WC粉末的低成本工藝路線，制備出綜合性能

2、優(yōu)良的WC-Co超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金;通過研究“高溫還原-高溫碳化”生產(chǎn)的中顆粒WC粉的形貌結(jié)構(gòu)對(duì)其合金性能的影響，制備出具有顯微組織均勻、WC硬質(zhì)相尺寸適中、綜合性能優(yōu)良的低鈷WC-Co硬質(zhì)合金;通過研究不同氧化鎢原料制備的不同形貌結(jié)構(gòu)的W粉末對(duì)其扁平化程度及其WC-Co合金WC晶粒板晶化的影響，制備出板晶硬質(zhì)合金。本論文得到了以下創(chuàng)新性研究成果。
　　采用黃鎢(YTO)為原料，制備了不同價(jià)態(tài)的氧化鎢及納米W粉末，同時(shí)將所獲取的納米

3、W粉置于惰性氣體中于不同溫度分別保溫不同時(shí)間，研究了氧化鎢的相變過程中形貌結(jié)構(gòu)的變化，探討了納米W粉制備過程中的顆粒長(zhǎng)大機(jī)制。研究結(jié)果表明:還原過程產(chǎn)物均保持了部分YTO顆粒的方塊狀輪廓特征，呈現(xiàn)出不同程度的形貌結(jié)構(gòu)遺傳特性;受不同價(jià)態(tài)氧化鎢的揮發(fā)性及其形貌結(jié)構(gòu)的影響，所制備W粉末的粒度隨氧化鎢價(jià)態(tài)的降低而變細(xì);過高的還原溫度和過長(zhǎng)的還原時(shí)間，將導(dǎo)致納米W粉顆粒因燒結(jié)合并增粗而長(zhǎng)大。
　　以多種氧化鎢為原料制備出了納米W和WC粉末

4、，研究了不同氧化鎢原料對(duì)W、WC粉末的形貌結(jié)構(gòu)，尤其是晶粒聚集、均勻性的影響。結(jié)果表明:納米W粉基本上保持了其氧化鎢前驅(qū)體粉末的形貌結(jié)構(gòu)特征，WC粉末也呈現(xiàn)了不同程度的形貌結(jié)構(gòu)遺傳特性;受氧化鎢的形貌結(jié)構(gòu)的影響，W粉、WC粉末的均勻性和晶粒聚集的狀況不同:以APT制備的黃鎢(YTO、SYTO)為原料所獲納米W粉、WC粉末，晶粒聚集現(xiàn)象嚴(yán)重，且存在較多的粗大晶粒;紫鎢(VTO)、細(xì)黃鎢(MYTO)和細(xì)紫鎢(AVTO)制備的W粉和WC粉末也

5、均有不同程度的夾粗和晶粒聚集，而AMT制備的細(xì)黃鎢(AYTO)為原料制備的納米W粉、WC粉末夾粗少，均勻性好，晶粒聚集少，明顯較優(yōu)。粉末形貌及相成分單一，生產(chǎn)穩(wěn)定性好，顆粒細(xì)小、均勻，具有疏松、多孔形貌結(jié)構(gòu)的原料，更有利于制備優(yōu)質(zhì)納米W粉和WC粉末。
　　研究了不同形貌結(jié)構(gòu)的納米W粉末對(duì)WC粉末及WC-Co合金燒結(jié)性能的影響，并探討了新型濕式球磨配碳和兩步碳化工藝對(duì)納米WC粉末均勻性及其燒結(jié)性能的影響，探索了低成本工業(yè)化制備均勻納

6、米WC粉末和顯微組織均勻、綜合性能優(yōu)良的WC-Co超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的新途徑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:不同形貌結(jié)構(gòu)納米W粉制備的納米WC粉末中的晶粒聚集和異常粗大顆粒的產(chǎn)生，主要與碳化過程中彼此接觸的納米W顆粒，尤其是團(tuán)聚顆粒因燒結(jié)合并增粗而長(zhǎng)大有關(guān);顆粒細(xì)小，具有疏松、多孔形貌結(jié)構(gòu)的氧化鎢（細(xì)黃鎢和紫鎢）更容易制備出結(jié)構(gòu)較疏松，分散性、均勻性較好的納米W粉，繼而制備出粒度均勻、晶格缺陷少的納米WC粉末，用其所制備的WC-Co超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金性能也

7、更佳;新型濕式球磨配碳和兩步碳化工藝，均可以改善W和C粉末彌散分布的均勻性，能夠有效抑制碳化時(shí)納米W顆粒燒結(jié)合并增粗的現(xiàn)象，利于制備出粒度均勻、化學(xué)穩(wěn)定性好的納米WC粉末，用其所制備的顯微組織均勻、綜合性能優(yōu)良的WC-7wt％Co超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金，洛氏硬度高達(dá)93.8，抗彎強(qiáng)度高達(dá)4450MPa。
　　通過“高溫還原-高溫碳化”生產(chǎn)制備出高溫中顆粒WC粉，并研究了其形貌結(jié)構(gòu)對(duì)合金性能的影響，探索制備了具有顯微組織均勻、WC硬質(zhì)相尺

8、寸適中、綜合性能優(yōu)良的低鈷WC-Co硬質(zhì)合金的新途徑。結(jié)果表明:高溫還原-碳化工藝可以制備出晶粒發(fā)育完整、晶格缺陷少、碳化完全、尺寸均勻的中顆粒WC粉末，其所制備的WC-6wt％Co合金組織結(jié)構(gòu)均勻、WC硬質(zhì)相晶形完整，平均晶粒度2.0μm-2.5μm，綜合性能好，明顯優(yōu)于YG6合金，硬度和抗彎強(qiáng)度分別為90.0HRA和3000MPa。
　　研究了不同形貌結(jié)構(gòu)的氧化鎢原料所制備W粉末形貌對(duì)其扁平化形貌結(jié)構(gòu)及其對(duì)板晶硬質(zhì)合金顯微組織