微波燒結(jié)WC-10Co硬質(zhì)合金的結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、高硬度、高韌性的超細(xì)WC-Co硬質(zhì)合金是現(xiàn)代制造業(yè)重要的加工刀具和模具材料。目前納米WC-Co硬質(zhì)合金粉體的制備方法已經(jīng)比較成熟，但是納米粉在燒結(jié)過程中極易發(fā)生晶粒長大，如何在燒結(jié)過程中有效地抑制品粒長大，成為制備超細(xì)WC-Co硬質(zhì)合金的一個關(guān)鍵問題。微波燒結(jié)是近年來發(fā)展起來的一種新型燒結(jié)技術(shù)，與常規(guī)燒結(jié)相比具有許多優(yōu)點，如燒結(jié)溫度低、加熱速度快、體積性加熱等，因而可以獲得組織更加均勻和細(xì)小的細(xì)晶粒陶瓷。 本論文首先采用正交試驗

2、法優(yōu)化了高能球磨制備納米WC-10Co復(fù)合粉末的工藝參數(shù)，然后詳細(xì)研究了WC-Co復(fù)合粉末的微波燒結(jié)工藝、VC/Cr3C2含量對WC-10Co硬質(zhì)合金微波燒結(jié)性能的影響、Co含量對WC-Co硬質(zhì)合金微波燒結(jié)性能的影響、WC-10Co硬質(zhì)合金的化學(xué)活化燒結(jié)、微波電磁場中的微波電場、磁場及混合場分別與WC-10Co硬質(zhì)合金相互作用，最后分析了無機材料的微波合成機制。 實驗結(jié)果表明，在影響球磨效率的各個因素中，球磨時間是影響實驗結(jié)果的

3、關(guān)鍵因素，其次是球料比和乙醇用量，而磨球直徑只是次要因素。之后通過正交實驗及SEM形貌觀察結(jié)果選取了優(yōu)化的球磨工藝。 對WC-10Co硬質(zhì)合金的微波燒結(jié)工藝的研究發(fā)現(xiàn)，微波燒結(jié)溫度和微波脫蠟時間對合金性能的影響非常顯著，而保溫時間和升溫速率對合金性能的影響則相對較小。在脫蠟溫度610℃左右，脫蠟時間20min，燒結(jié)溫度1320℃，保溫時間15min的工藝條件下得到的WC-10Co硬質(zhì)合金樣品具有良好的綜合性能，合金的晶粒細(xì)小、均

4、勻。合金的物相分析發(fā)現(xiàn)，微波燒結(jié)的合金具有正常組織，僅含WC相和γ相，沒有其它新相生成。 當(dāng)復(fù)合抑制劑VC/CraC2的加入總量為0.6wt％時，硬質(zhì)合金合金中WC的晶粒細(xì)小、均勻，抑晶效果最佳，硬質(zhì)合金性能達(dá)到最優(yōu)。WC-Co硬質(zhì)合金具有良好的微波適應(yīng)性，但是Co含量對WC-Co硬質(zhì)合金的致密化過程及其微波燒結(jié)溫度會產(chǎn)生影響。 添加Ni、P元素可以使WC-10Co硬質(zhì)合金在較低的溫度下就出現(xiàn)液相，加快合金的致密化進(jìn)程，

5、有效地降低合金的燒結(jié)溫度。添加0.3wt％紅P的合金可以在1250℃下就完全致密，而同時添加0.3wt％紅P和0.3wt％Ni的合金只需1200℃。其中配合0.4wt％VC和0.2wt％Cr3C2一起使用可以改善合金性能，但是由于Ni、P元素容易在晶界、相界發(fā)生偏析，損害合金的性能，因此Ni、P元素的添加量不宜過多。 微波燒結(jié)WC-10Co過程中，在低溫區(qū)起作用的損耗方式主要是極化豫馳損耗，其中磁損耗占主導(dǎo)地位，而在高溫區(qū)磁損耗

6、對能量的貢獻(xiàn)很微弱，合金對微波能的吸收主要是以介電損耗和電導(dǎo)損耗的形式為主。因此，合金可以在純電場以及有磁場和電場同時作用的混合場中完成整個燒結(jié)過程，但是混合場下燒結(jié)的合金樣品出現(xiàn)了少量脫碳相W2C，在一定程度上會對其性能產(chǎn)生不利的影響。 從熱力學(xué)和動力學(xué)角度簡述了材料的微波合成機制，微波場中電場具有取向效應(yīng)，可以增強粒子的擴散速率，提高材料的升溫速率。對于不同的材料，如陶瓷材料和金屬粉末冶金材料，其微波燒結(jié)機制是不同的，具有各