添加VC与Cr_3C_2对超细晶硬质合金烧结过程的影响
含Cr_3C_2超细晶WC_Co硬质合金烧结过程中微观组织结构的演变

化。 WC 颗粒尺寸是在 SEM 下观测的等效圆直径[15]。
0.30
0.29
0.28
107
108
0.27
粒 径 /μm
0.26
0.25 0.24
0.23
图2
0.22 1 100 1 150 1 200 1 250 1 300 1 350 1 400 温 度 /℃
合金中 WC 平均颗粒尺寸与烧结温度的关系
R=
4πA L2
(2)
式中:A 为 WC 颗粒的截面积;L 为 WC 颗粒的周长。
图 4 表明随着温度的升高, 规则化形状的 WC
颗粒逐渐增多; 球形度分布的峰值逐渐向规则化的
方向移动;球形度 R 的平均值随烧结温度的升高下
降。 比较图 4 和图 2 不难发现:WC 明显长大的温度
区间在 1 280~1 340 ℃,而规则化最剧烈的温度区间
关键词:超细硬质合金; 烧结; 微观组织结构
中图分类号: TF125.3
文献标识码: A
0前言
目前, 国内外先进硬质合金企业改进和优化传 统的超细晶硬质合金生产方法,可以生产 0.3~0.5 μm 级的高性能超细晶 WC-Co 合金。基于 Hall-Petch 关 系, 人们正在致力于开发晶粒度更细的超细乃至纳 米晶 WC-Co 硬质合金[1-3]。 研究开发主要集中在两 个方向,一是通过成分优化来控制合金的晶粒度;二 是开发微波烧结、 放电等离子烧结和超高压烧结等 新的固结装备及其工艺技术。相比较,前者固定资产 投入较低,容易实现工业化生产[4-5]。 其中,在合金粉 末 中 添 加 VC、Cr3C2 等 晶 粒 长 大 抑 制 剂 , 通 过 影 响 WC/Co 的界面能、 改变 WC 硬质相的形貌规则化、 降低 WC 在 Co 液相中的溶解度、 限制液相烧结溶 解-析 出 过 程 中 W、C 原 子 由 液 相 至 固 相 的 迁 移 速 度 等 综 合 作 用 降 低 晶 粒 长 大 驱 动 力 [6-8]; 在 保 证 致 密 化的前提下, 有效控制超细 WC-Co 硬质合金烧结 过程中的晶粒长大, 成为制备超细 WC-Co 硬质合 金的关键技术之一。
Cr_(3)C_(2)添加量对WC-6%Co超细晶硬质合金微结构及力学性能的影响

Cr_(3)C_(2)添加量对WC-6%Co超细晶硬质合金微结构及力学性能的影响肖雷;尹超;阳立庚;蒋甘澍;饶承毅【期刊名称】《硬质合金》【年(卷),期】2024(41)1【摘要】本文采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和性能检测等研究了Cr_(3)C_(2)添加量对WC-6%Co-(0~1.0%)Cr_(3)C_(2)超细晶硬质合金WC粒度、WC形貌及力学性能的影响。
结果表明:WC平均晶粒尺寸随Cr_(3)C_(2)添加量的增加先快速后缓慢减小;添加0.25%Cr_(3)C_(2)后,诱发WC晶粒各向异向生长,WC 晶粒形貌呈准三棱柱状,随Cr_(3)C_(2)添加量的增加,WC晶粒形貌更规则,最终变成三棱柱状;随Cr_(3)C_(2)添加量的增加,WC-6%CoCr_(3)C_(2)超细晶硬质合金的硬度先快速后缓慢增加,而断裂韧性逐渐降低,抗弯强度先增加后缓慢降低;当添加0.6%Cr_(3)C_(2)时,WC-6%Co硬质合金的综合性能最优,其维氏硬度、抗弯强度和断裂韧性分别为18.42 GPa、3450 MPa和9.32 MPa·m1/2。
【总页数】9页(P28-36)【作者】肖雷;尹超;阳立庚;蒋甘澍;饶承毅【作者单位】硬质合金国家重点实验室;株洲硬质合金集团有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG1【相关文献】1.Cr_(3)C_(2)/VC复合抑制剂比例对WC-10%Co超细晶硬质合金微观结构和力学性能的影响2.超细WC和细WC/Co添加对WC-10Co硬质合金微观结构与力学性能的影响3.复合添加Cr_(3)C_(2)/VC/TaC的WC-12%Co超细晶硬质合金的组织和性能研究4.含添加剂Cr_(3)C_(2)/VC超粗晶WC-Co硬质合金的疲劳行为及失效机理5.VC/Cr_(3)C_(2)抑制剂对超细WC-Co硬质合金微观结构及铣削性能的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
Cr、V、RE添加剂对特粗晶与超粗晶硬质合金微观组织与性能的影响

Cr、V、RE添加剂对特粗晶与超粗晶硬质合金微观组织与性能的影响张立;程鑫;陈述;马鋆;吴厚平;熊湘君【摘要】利用特粗晶与超粗晶硬质合金粗大粘结相平均自由程以及粗大WC原料粉末的特性,研究单一Cr、V以及Cr-RE与V-RE添加剂对特粗晶与超粗晶WC-Co合金微观组织结构、物理力学性能以及合金中Co粘结相纳米压痕力学性能的影响.结果表明,在此合金体系,Cr的加入可使合金保持微观组织结构均匀、WC晶粒粗大以及高韧性的特性,而且可使Co粘结相纳米压痕硬度HV2 mN提升了20.5%;V的加入使合金中WC晶粒大小出现明显两极分化,并显著降低合金韧性;微量混合稀土(RE)对V和Cr在合金中的作用行为影响不显著;合金矫顽磁力、硬度以及Co粘结相弹性模量对合金成分变化不敏感.【期刊名称】《中国有色金属学报》【年(卷),期】2012(000)009【总页数】6页(P2620-2625)【关键词】特粗晶硬质合金;添加剂;钴粘结相;纳米压痕;微观组织【作者】张立;程鑫;陈述;马鋆;吴厚平;熊湘君【作者单位】中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;长沙矿冶研究院有限责任公司,长沙 410012;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083【正文语种】中文【中图分类】TF125.3;TG135+.5;TG113.25;TG113.12在Co含量相同的条件下,与传统的中、粗晶硬质合金相比,超粗晶(晶粒度5.0~7.9 µm)、特粗晶(晶粒度8.0~14 µm)硬质合金具有极高的热导率,较好的抗热疲劳与抗热冲击性能,主要用于极端工况条件下软岩的连续开采(如采煤、地铁与隧道建设)与现代化公路、桥梁的连续作业(如路面刨铣),以及冲压模、冷镦模、轧辊等[1–2]。
超细WC-Co硬质合金的制备与性能研究

万方数据
第25卷
陈亚军:超细W㈨硬质台金的耐鲁与性能研究
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保温时问/缸n
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a)1100℃烧结
b)1300℃烧结
图14在不同烧结温度下,硬度与保温时间的关系曲线
烧结温度戌
(烧结保温时间均为3 mirI) 图15硬度与烧结温度的关系曲线
2结果分析与讨论
2.1粒度分析 图1、图2分别为原料WC、Co的SEM图,从图
中可知球磨前WC和Co粉的原始尺寸约为1~2 ¨m,图3是wC原料的XRD谱,其中(100)和(101)是 最强峰。图4是WC—Co混合粉经过O、30、60、90 h 球磨后(101)晶面衍射峰的峰形变化。从xRD谱线 可知,当球磨时间超过30 h后,衍射峰的峰形由原
47
48
49
50
20,(。)
图4球磨0、30、60、90 h的WC—Co粉末的XRD谱
昌u,协嘭爨咯
加∞∞∞∞加竹0
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30
60
90
球磨时间/ll
图5球磨时间与粒子平均尺寸及衍射峰宽化度的关系曲线
a1
30 h
b)60 h 图6 WC—Co混合粉末粒子的TEM照片
过30 h后获得了粒度为loo姗以下的WC—Co纳米粉末。脉冲电流烧结后获得超细
WC-Co硬质合金,与传统的WC.Co硬质合金相比,超细WC—Co硬质合金具有更高的 硬度(HRA92.5—94)和耐磨性。另外通过实验获得了最佳的烧结工艺参数。 关键词球磨;WC—Co纳米粉末;粒度;烧结;性能
Co含量与烧结温度对纳米晶WC-Co硬质合金结构与性能的影响

Co含量与烧结温度对纳米晶WC-Co硬质合金结构与性能的影响吴冲浒;谢海唯;郑爱钦;肖满斗【摘要】WC晶粒并合生长与WC原料特性以及合金中的Co含量密切相关。
以比表面平均径为70n/n的WC粉末为原料,采用VC+Cr3C2作为晶粒生长抑制剂,探讨c0含量与烧结温度对WC-Co合金结构与性能的影响。
结果表明,Co 含量增加能降低纳米晶WC晶粒的邻接度,进而有效抑制烧结过程中WC晶粒的并合长大。
在1330℃下加压(0.9MPa)烧结制备WC一15Co.0.7Cr3C2—0.6VC合金,WC平均晶粒尺寸为160nln,合金硬度为93.6HRA,抗弯强度为4160MPa(C型样品),Palmqvist断裂韧性蜀c为10.1MPa·m0.5。
热分析结果表明,合金液相出现温度在1322~l345℃之间,没有出现液相温度的纳米尺寸效应。
【期刊名称】《粉末冶金材料科学与工程》【年(卷),期】2013(018)002【总页数】6页(P309-314)【关键词】纳米晶WC—Co硬质合金;Co含量;烧结温度;WC晶粒并合生长【作者】吴冲浒;谢海唯;郑爱钦;肖满斗【作者单位】国家钨材料工程技术研究中心,厦门钨业股份有限公司技术中心,厦门361009;;;;【正文语种】中文【中图分类】TG115.25超细晶硬质合金具有高强度、高硬度和良好的耐磨性,广泛应用于高温材料加工、成型模具和耐磨零件等[1]。
对某些应用领域,如塑料和印刷电路板等复合材料的切削加工,人们日益期待用纳米晶硬质合金进一步提高切削工具的综合性能。
因此,纳米晶WC-Co硬质合金倍受各国研究者及生产厂家关注。
由于晶粒尺寸≤100nm的硬质合金制备难度巨大,在硬质合金领域,通常将晶粒尺寸≤200 nm的硬质合金定义为纳米级硬质合金[2]。
在纳米晶硬质合金的制备过程中,采用高质量纳米原料粉末是非常关键的环节。
由于纳米原料粉末具有非常大的表面能,在传统液相烧结过程中WC晶粒将迅速长大,因此许多学者研究了纳米硬质合金的微波烧结、快速热压烧结、放电等离子烧结(SPS)[3−6]等烧结技术,目的是加快烧结速率,缩短烧结时间,降低烧结温度,以控制WC晶粒长大,但都仅限于实验室研究,工业化生产尚无先例。
碳含量对超细硬质合金组织和性能的影响

后压制成35mmx6mmx6mm的抗弯试样,最后进行真空烧结。
采用金相显微镜和扫描电镜进行合金组织的观察和分析。
3、实验结果与分析3.1合金的显微组织对试样粗磨、抛光、精磨,首先进行低倍金相组织检验,目的是为了确定试样中的孔隙度、石墨、rl相等缺陷。
检验结果没有发现有孔隙、石墨、11相等明显缺陷。
然后对试样腐蚀,腐蚀液为20%氢氧化钠水溶液和20%铁氰化钾水溶液的等体积混合液。
对试样进行1500倍高倍金相观察,不同碳含量试样的金相照片如图1.图3所示(图经扫描放大并非实际晶粒大小)。
由图可知,合金中的WC晶粒度随碳含量的增加而增大,6}}硬质合金的晶粒已显著长大。
图4一图6所示的是合金断口电子扫描照片。
图5中的晶粒小且均匀,而图6中的晶粒粗大而不均匀。
这说明随碳含量的增加,不仅WC的晶粒度明显地增加,而且还发生了晶粒的异常长大,在合金中形成了粗大的WC晶粒。
图1碳含量为6.18%的金相照片×1500图2碳含量为6.24%的金相照片x1500图3碳含量为6.30%的金相照片x1500图4碳含量为6.15%的SEM照片x5000图5碳含量为6.24%的SEM片x5000图6碳含量为6.30%I的SEM,,照Pi"x5000257碳含量对超细硬质合金组织和性能的影响作者:王兴庆, 钱开友, 何宝山, 郭海亮作者单位:上海大学材料科学与工程学院,上海,2000721.学位论文阳浩烧结温度对超细WC-TiC-TaC-Co硬质合金组织和性能的影响2008本文以WC-TiC-TaC-Co超细硬质合金为研究体系,采用橡胶工艺制备技术,使用Mettler-Toledo分析天平、电子万能试验机、数字式维氏硬度计和矫顽磁力计分别测试超细WC-1.0~2.0%TiC-1.0~2.0%TaC-6.0~10.0%Co硬质合金在不同烧结温度下的密度、抗弯强度、硬度和矫顽磁力,测试结果表明:随着烧结温度的提高,超细WC-1.0~2.0%TiC-1.0~2.0%TaC-6.0~10.0%Co硬质合金的密度变化不明显,抗弯强度先减小后增大,硬度和矫顽磁力不断降低。
复合添加VC/Cr3C2对超细硬质合金机械性能的影响

金力学性能及组织结构的影响。
表 中可以看 出,复合添加V 和C3 2 C r 抑制剂 的合 C
试方 验法
试验 采 用 粒度 为 03 0 t - . m的超 细 WC粉 和 ~ 6
萎篙
lO l
季嘉
VC l r 2 ,合 金 硬度 显 著提 高 ,而硬 质 合金  ̄C 3 后 C
表 l VC C 3 2 / r 含量对合金力学 性能的影响 C
含量
图 2 C 量与合金力学性能关系 r 含 C
从 表 1中还可 以看 出,虽然 V N r 2 的 C ̄ C 3 总 C
添 加 量 一定 ,但VC 1 r 2  ̄ C 3 的添 加 比例 显 著 影 响 ] C
力学 性 能 的关系 曲线 。从 图 中可 以看 出,合金 添 ) C 3 2 ,硬 度 和 抗 弯 强 度 均 显 著 高 于 基 体 合 J rC 后 I ] 金 ,在C 3 2 r 含量 为 02 C .%时 ,合金 的硬度 达最 大 , 而后 随着 C 3 2 量 的增 加 ,合金 的硬 度 不断缓 慢 rC 含 减小 ;而合 金 抗弯 强度 随C 3 2 量 的变化 趋 势与 r 含 C 硬度 截然 不 同 ,随着C 3 2 量 的增加 ,合 金抗 弯 r 含 C 强度 呈 缓慢 增加 趋 势 ,当C 3 2 量 为 06 r 含 C . %时 , 合金 的抗 弯强 度达 最 大 。
图 4 为 未 添 加 晶 粒 长 大 抑 制 剂 以 及 添 加 02 .%VC和 06 C 3 2 金 的 断 口形 貌 。从 图中 .% rC 合
可 以 进 一 步 明确 晶 粒 长 大 抑 制 N vc和 C 3 2 r 对 C WC的 晶粒 长 大 的抑 制 作 用 :未添 加 晶粒 长 大 抑 制 剂 的 基 体 合 金 晶 粒 粗 大 且 不 均 匀 , 而 WC 1%C ..%VC 06 rC 合 金 晶 粒 细 小 .0 o02 一.%C 3 2
双硬质相材料Cr_(3)C_(2)-WC-NiCoCrMo热喷涂工艺研究

双硬质相材料Cr_(3)C_(2)-WC-NiCoCrMo热喷涂工艺研究周伍喜;史顺亮;向新;黄维;雷勇【期刊名称】《稀有金属与硬质合金》【年(卷),期】2024(52)2【摘要】采用团聚-烧结法制备了双硬质相材料Cr_(3)C_(2)-WC-NiCoCrMo热喷涂粉末,并利用超音速火焰(HVOF)喷涂技术制备了涂层,研究了粉末微观结构和热喷涂氧燃比(λ)对涂层显微组织和性能的影响。
结果表明:随着烧结温度升高,喷涂粉末的松装密度和流动性增加,微观结构趋于致密;在热喷涂氧燃比固定为1.09的条件下,当喷涂粉末的烧结温度为1 295℃时,制备的涂层综合性能较好,显微硬度为(1 135.8±40.7)HV_(0.3),孔隙率为1.1%±0.1%;在喷涂粉末的烧结温度固定为1 295℃的条件下,当热喷涂氧燃比为1.0时,制备的涂层综合性能最好,其显微硬度为(1 145.8±39.6)HV_(0.3),沉积效率为48.8%,孔隙率为1.0%±0.1%。
【总页数】7页(P103-109)【作者】周伍喜;史顺亮;向新;黄维;雷勇【作者单位】自贡长城表面工程技术有限公司【正文语种】中文【中图分类】TG146.411【相关文献】1.Cr_(3)C_(2)含量对热压烧结WC基硬质合金材料微观组织和力学性能的影响2.Cr_(3)C_(2)/VC复合抑制剂比例对WC-10%Co超细晶硬质合金微观结构和力学性能的影响3.复合添加Cr_(3)C_(2)/VC/TaC的WC-12%Co超细晶硬质合金的组织和性能研究4.含添加剂Cr_(3)C_(2)/VC超粗晶WC-Co硬质合金的疲劳行为及失效机理5.Cr_(3)C_(2)含量对模具用亚微米晶WC-10%Co硬质合金性能的影响因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
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国家科技重大专项课题:用于黑色金属加工的高性能超细晶粒整体硬质合金涂层刀具系列(A-2009ZX0412-032)作者简介:孙东平(1968-),男,工程硕士,高级工程师,长期从事硬质合金研究开发和生产管理工作。
添加VC 与Cr 3C 2对超细晶硬质合金烧结过程的影响孙东平(厦门金鹭特种合金有限公司,福建厦门,361006)摘要系统研究晶粒长大抑制剂VC 和Cr 3C 2对WC-8%Co 超细晶硬质合金烧结过程中收缩率、相变温度和晶粒长大的影响。
研究表明,WC-8%Co 超细晶硬质合金的烧结收缩和致密化过程主要发生在固相烧结阶段,在液相出现前,合金的致密化程度已达到95%。
晶粒长大抑制剂VC 和Cr 3C 2的加入,显著降低了超细晶硬质合金烧结过程中液相出现的温度,且不同程度地阻碍了WC-8%Co 超细晶硬质合金烧结过程中致密化的进程和速度。
与未加入晶粒长大抑制剂的合金相比,其致密化的进程大约延迟80℃。
关键词超细晶硬质合金;晶粒长大抑制剂;烧结;收缩率;相变温度2009年9月Sep.2009第26卷第3期Vol.26No.3硬质合金CEMENTED CARBIDE!!!!"!"!!!!"!"材料科学doi :10.3969/j.issn.1003-7292.2009.03.001超细晶硬质合金因其具有优良的综合机械性能,近年来在难加工材料和微电子工业领域得到了广泛应用。
由于生产超细晶硬质合金所用的粉末颗粒极细、活性极高,在烧结过程中极易长大[1],因此在超细晶硬质合金生产过程中必须添加晶粒长大抑制剂,研究表明,VC 和Cr 3C 2抑制WC 晶粒长大的效果最明显,是超细晶硬质合金生产过程中被广泛采用的两种最常见的晶粒长大抑制剂[2-4]。
因此,系统地研究晶粒长大抑制剂VC 和Cr 3C 2对超细晶硬质合金烧结特性的影响,对超细晶硬质合金工业化生产过程中烧结工艺的制订有着十分重要的指导意义。
1研究方案与试验方法1.1研究方案采用厦门金鹭特种合金有限公司生产的Fsss 粒度为0.3μm 的超细WC 粉和超细钴粉为原料;晶粒长大抑制剂VC 和Cr 3C 2为日本联合材料公司生产,Fsss 粒度均为0.8μm 。
以成份为WC-8%Co 超细晶硬质合金为研究对象,在WC-8%Co 超细晶硬质合金中分别添加0.5%(质量分数,以下同)的VC 、0.5%的Cr 3C 2、0.3%VC 与0.5%Cr 3C 2的混合物,研究晶粒长大抑制剂VC 和Cr 3C 2的添加对WC-8%Co 超细晶硬质合金烧结过程中收缩率、相变温度和晶粒长大的影响。
1.2试验方法将不同抑制剂添加量的WC-8%Co 超细晶硬质合金混合料在125MPa 的压制压力下压制成20mm ×15mm ×9.2mm 的长方形压坯,然后在脱蜡-真空烧结一体的试验烧结炉内分别在900、1100、1200、1280、1350、1380、1400、1420℃下进行烧结,烧结时间60min 。
测量压坯在不同烧结温度下长度和宽度方向的收缩率,并取长度和宽度方向收缩率的平均值做为该压坯在此烧结温度下的收缩率。
在日立公司生产的S-3000型扫描电镱下放大10000倍后观察超细晶硬质合金断口表面与金相抛光面的晶粒形貌。
利用德国NETZSCH 公司生产的型号为STA409PC 综合热分析仪测定不同抑制剂的添加对WC-8%Co 超细晶硬质合金相变点以及烧结过程中各种物理化学反应的影响。
试样在真空炉内脱蜡并预烧到900℃的温度后硬质合金第26卷表1热分析的测定条件样品配方WC-8%Co WC-8%Co-0.5%VC WC-8%Co-0.5%Cr 3C 2WC-8%Co-0.3%VC-0.5%Cr 3C 2气氛真空真空真空真空室温~1000℃30K/min1000~1200℃4K/min1200~1400℃20K/min升温速度用综合热分析仪测定试样的TG 和DSC 曲线,测定条件见表1。
2试验结果及讨论2.1VC 和Cr 3C 2的添加对超细晶硬质合金烧结收缩率的影响添加VC 和Cr 3C 2的WC-8%Co 超细晶硬质合金在不同烧结温度下的收缩率见表2和图1。
从表2和图1可知,WC-8%Co 超细晶硬质合金粉末压坯烧结时在800~900℃之间已开始收缩,在1100~1280℃之间收缩速度最大,在1280℃时WC-8%Co 超细晶硬质合金的烧结收缩与致密化程度已接近95%。
而普通WC-8%Co 硬质合金粉末压坯烧结时在900℃以上时才开始收缩,收缩最快的温度范围为1250~1350℃之间,在1350℃时合金的烧结收缩与致密化程度才完成92.4%。
显然,与普通硬质合金粉末相比,WC-8%Co 超细晶硬质合金粉末烧结时收缩率最大温度范围降低了约100℃。
从表2和图1中看到,与不添加抑制剂的WC-8%Co 超细晶硬质合金相比,添加抑制剂VC 和Cr 3C 2的WC-8%Co 超细晶硬质合金在900~1280℃之间的烧结温度下,其烧结收缩和致密化过程受到了显著抑制,且其致密化的温度与不添加抑制剂的WC-8%Co 超细晶硬质合金相比提高约80℃。
另一方面,添加相同比例的VC 和Cr 3C 2对WC-8%Co 超细晶硬质合金烧结收缩和致密化过程的影响基本一致,但复合添加0.3%VC 和0.5%Cr 3C 2时在900~1200℃之间的烧结温度下,其烧结收缩和致密化过程受到了更大的抑制。
需要说明的是,从表2和图1还看到,在WC-8%Co 超细晶硬质合金(无论是否添加抑制剂)的烧结过程中,900~1380℃时合金的烧结收缩率随着烧结温度升高而增大,1380℃时到达到最大值,但随着烧结温度进一步升高合金的烧结收缩率反而下降,烧结收缩率下降的原因将在以后的工作中做进一步的研究。
2.2VC 和Cr 3C 2的添加对超细晶硬质合金烧结过程中相变点的影响图2、图3、图4和图5分别是成份为WC-8%Co 、WC-8%Co-0.5%VC 、WC-8%Co-0.5%Cr 3C 2和WC-8%Co-0.3%VC-0.5%Cr 3C 2合金的DSC 和TG 曲线,从四个图中可以看出,四种成份的试样加热过程中的DSC 曲线均存在三个明显的吸热峰,对应的峰顶温度如表3所示。
表2添加VC 和Cr 3C 2的WC-8%Co 超细晶硬质合金在不同温度下烧结收缩率%试样配方WC-8%Co WC-8%Co-0.5%VC WC-8%Co -0.5%Cr 3C 2WC-8%Co-0.3%VC-0.5%Cr 3C 2普通WC-8%Co 合金*900℃1.991.301.301.100.211100℃11.856.526.183.731.231200℃19.1115.8515.9614.805.441280℃21.1319.8920.4920.3412.541350℃21.5621.2521.6121.3716.721380℃21.7121.4021.7121.3418.011400℃21.5421.1321.5021.2818.121420℃21.4121.1321.5921.1618.10*注:表中普通WC-8%Co 合金是指WC 粒度为2~3μm ,钴质量分数为8%的硬质合金。
无抑制剂0.5%VC 0.5%Cr 3C 20.3%VC+0.5%Cr 3C 2普通WC-8%Co 合金图1VC 和Cr 3C 2的添加对超细晶硬质合金烧结收缩率的影响142··第26卷孙东平:添加VC 与Cr 3C 2对超细晶硬质合金烧结过程的影响试验样品配方WC-8%Co WC-8%Co-0.5%VC WC-8%Co-0.5%Cr 3C 2WC-8%Co-0.3%VC-0.5%Cr 3C 2表3热分析结果1#吸热峰峰顶温度/℃140.4145.0140.4139.72#吸热峰峰顶温度/℃801.4829.6845.1833.33#吸热峰(熔融)峰顶温度/℃1384.81356.31370.71349.1热分析曲线的1#吸热峰,峰顶温度均在140℃左右,并伴有少量失重,这是由于结合水汽化和残余的有机物挥发所产生的吸热峰。
热分析曲线的2#吸热峰,峰顶温度在800~850℃左右,起始温度在600~700℃并伴有较剧烈的失重效应,这是合金中的金属氧化物还原反应引起的吸热效应。
应该指出,硬质合金粉末压坯在烧结过程中除了发生收缩和致密化等物理过程外,还会发生其它一系列的物理化学反应。
烧结初期随着温度的升高,压坯中吸附的水汽和成形剂逐渐挥发和热裂(如橡胶)或汽化(如石蜡),并排出烧结体外,这就产生了热分析曲线(图2~图5)的第一个吸热峰,随着烧结温度的进一步升高,从600℃开始出现金属氧化物还原反应,在此温度下,压坯中钴的氧化物与碳发生还原反应,生成CO 或CO 2气体排出烧结体外,随着烧结温度升高还原反应的速度加快,并有更多金属氧化物参与反应,在800~850℃时反应达到高峰,在1200℃左右反应才基本结束,这就产生了热分析曲线(图2~图5)上的第二个吸热峰。
这两个反应峰对硬质合金(特别是对超细晶硬质合金)烧结工艺的确定至关重要,实践证明:只有当硬质合金粉末压坯出现快速收缩前,让压坯中的金属氧化物充分还原,生产的反应气体CO 或CO 2充分排出烧结体外。
烧结后的合金才能达到完全的致密化。
否则,还原反应生成CO 或CO 2气体将残留在烧结体中无法排出而形成孔隙。
热分析曲线的3#吸热峰,为液相出现后的熔化峰,对未添加晶粒长大抑制剂的WC-8%Co 超细晶硬质合金而言,峰顶温度在1384℃左右,对添加晶粒长大抑制剂的WC-8%Co 超细晶硬质合金,复合添加VC 和Cr 3C 2的峰顶温度最低为1349.1℃,其次是添加0.5%VC 的峰顶温度为1356.3℃,而添加0.5%Cr 3C 2的峰顶温度较高,为1370.7℃。
根据本次试验结果,添加晶粒长大抑制剂的WC-8%Co 超细图2WC-8%Co 合金的DSC 和TG 曲线图3WC-8%Co-0.5%VC 合金的DSC 和TG 曲线图4WC-8%Co-0.5%Cr 3C 2合金的DSC 和TG 曲线图5WC-8%Co-0.3%VC-0.5%Cr 3C 2合金的DSC 和TG 曲线T /℃D S C /(m W /m g )T /℃D S C /(m W /m g )T /℃D S C /(m W /m g )T /℃D S C /(m W /m g )T G /%T G /%T G /%T G /%143··硬质合金第26卷晶硬质合金的液相出现的温度要比未添加晶粒长大抑制剂的WC-8%Co 超细晶硬质合金的液相出现的温度低20~30℃。