截齒用耐磨材料及其制備方法研究.pdf

1、硬質(zhì)合金具有特殊的耐腐蝕性、高硬度、優(yōu)良的斷裂韌性和抗壓強(qiáng)度，目前全世界生產(chǎn)的硬質(zhì)合金中以WC硬質(zhì)合金牌號(hào)最多、產(chǎn)量最大，用途也最為廣泛。在傳統(tǒng)工藝中，截齒用硬質(zhì)合金的生產(chǎn)方法是粉末冶金技術(shù)，經(jīng)過(guò)WC粉和鈷粉混合壓制燒結(jié)而成。粉末冶金技術(shù)對(duì)原料WC粉末的純度、粒度均勻性，以及顆粒形貌、結(jié)晶完整性、亞晶尺寸大小等都有很高的要求，生產(chǎn)工藝復(fù)雜。
　　與傳統(tǒng)工藝的先制取WC粉末，繼而燒結(jié)成硬質(zhì)合金不同，本論文提出利用等離子原位冶金技術(shù)在

2、截齒盲孔內(nèi)由WO3或W制備截齒WC塊體耐磨材料的新方法。使用該法制備塊體耐磨材料的優(yōu)點(diǎn)在于：(1)成本低，原料粉末以WO3或W和炭黑為主；(2)短流程，直接在截齒盲孔內(nèi)生成塊體耐磨材料，取代了粉末冶金的復(fù)雜工藝；(3)冶金結(jié)合，避免了釬焊硬質(zhì)合金帶來(lái)的各種問(wèn)題。
　　本論文利用熱力學(xué)第二定律，通過(guò)曲線外延法證明了在超高溫下由WO3或W制備WC的可行性。反應(yīng)溫度大于1000K時(shí)，C與WO3可能發(fā)生固—固反應(yīng)、液—固反應(yīng)、鐵浴反應(yīng)、液

3、—液反應(yīng)，以上反應(yīng)均為吸熱反應(yīng)，隨著溫度的上升，利于反應(yīng)的正向進(jìn)行。C與W生成WC的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，但當(dāng)△G=0時(shí)，Tc＞22000K，高于等離子原位冶金反應(yīng)溫度，故而反應(yīng)也可以進(jìn)行。
　　在試驗(yàn)中由WO3制備的塊體耐磨材料，裂痕較多，成形性差，未能達(dá)到預(yù)期結(jié)果；由W試制的塊體耐磨材料成型及致密性較好，最高硬度可達(dá)1987HV。WC晶粒呈聚集狀態(tài)隨機(jī)分布，其生成方式為臺(tái)階式逐步生長(zhǎng)，除WC晶粒外，塊體耐磨材料中還有M6C(Fe3W

4、3C-Fe4W2C)，Cr7C3，(Fe,Cr,Ni)3C和γ-Fe等物相，其中M6C是塊體耐磨材料中主要的硬質(zhì)相；塊體耐磨材料中含有大量的W元素，顯著提高了合金的抗腐蝕磨損能力；由W、Cr、Fe形成的碳化物作為主要硬質(zhì)相彌散分布在齒體當(dāng)中，對(duì)WC相起到良好的支撐作用，因此實(shí)現(xiàn)了高的顯微硬度。對(duì)耐磨材料的成分、組織、性能進(jìn)行了檢測(cè)和分析，結(jié)果表明：由W制備的塊體耐磨材料的硬度、耐磨性初步達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，整體平均顯微硬度1254HV（載荷2