硬质合金低压热等静压烧结工艺
烧结-热等静压法制取wc-co系硬质合金
烧结-热等静压法制取wc-co系硬质合金众所周知,硬质合金制品经真空(或氢气)烧结后,可以消除压制型坯中的孔洞,基本完成了致密化过程。
不过,为了进一步提高硬质合金的密度和抗弯强度,仍需进行后续热等静压处理,以消除微孔,并使残留石墨溶解于液相,通过扩散来消除石墨相。
但是,热等静压处理过程中,如果温度、压力、时间等参数选择不当,会有部分WC晶粒长大,而粗大的WC和微孔一样,往往成为工件破坏的裂纹源。
从80年代开始,烧结-热等静压工艺悄然兴起,在同一台设备里可依次进行脱蜡、预烧、最终烧结和热等静压工序,这样不仅节省了大量的设备投资,而且与传统的真空烧结+后续热等静压工艺相比,硬质合金产品的性能也有所提高<1>。
为了开发及推广这一新工艺,作者进行了WC-Co系列硬质合金的实验,测定了抗弯强度、硬度( HRA)和密度,并做了光学显微镜金相观察及断口SEM观察。
通过对真空烧结、真空烧结后续热等静压及烧结-热等静压这3种状态的WC- Co合金组织和性能的比较,阐述了烧结-热等静压工艺的优越性,并探讨了其提高合金性能的原因。
1实验材料及方法实验所用原料为市售产品,其化学成分(质量分数,下同)见表 1 ,采用不掺胶冷等静压方法成形(压力为2× 1 0 2 MPa)。
真空烧结制度:温度1 360℃,保温40 min;热等静压制度:氩气介质,压力1 0 0 MPa,温度 1 340℃,保温保压 1 .5h;烧结-热等静压制度示于图1。
烧结-热等静压炉为钢铁研究总院自行设计制造的第一台国产SIP30 0 - I型(卧式)烧结-热等静压炉,主要参数为:最高工作温度 1 60 0℃,最高真空度 1 .33Pa,最高工作压力6MPa,工作室有效空间30 0 mm×30 0 mm×1 2 0 0 mm。
工艺流程:装料表1WC- 15 Co混合粉的化学成分/ %Table 1Com positions of WC- 15 Co mixed powder/ %元素C总C游Fe O2 Co WC含量5 .2 0 0 .0 2 2 0 .0 2 40 .3 714 .84余图1烧结-热等静压工艺制度Fig.1Schematic diagram of sinter- HIP process—抽真空—升温—烧结温度保温—充氩气加压—保温保压—降压冷却—出料。
硬质合金烧结实验
硬质合金的烧结一、实验目的了解硬质合金烧结的基本知识及烧结特点二、实验原理烧结是指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。
在烧结过程中包括有机物的挥发、坯体内应力的消除、气孔率的减少；在烧结气氛作用下，粉末颗粒表面氧化物的还原、原子的扩散、粘性流动和塑性流动；烧结后期还可能出现二次再结晶过程和晶粒长大过程。
三、烧结方式及特点真空烧结与低压烧结真空烧结：在低于大气压力条件下进行的粉末烧结。
主要用于烧结活性金属和难熔金属铍、钍、钛、锆、钽、铌等；烧结硬质合金、磁性合金、工具钢和不锈钢；以及烧结那些易于与氢、氮、一氧化碳等气体发生反应的化合物。
优点是：(1)减少了气氛中有害成分(水、氧、氮)对产品的不良影响。
(2)对于不宜用还原性或惰性气体作保护气氛(如活性金属的烧结)，或容易出现脱碳、渗碳的材料均可用真空烧结。
(3)真空可改善液相对固相的润湿性，有利于收缩和改善合金的组织。
(4)真空烧结有助于硅、铝、镁、钙等杂质或其氧化物的排除，起到净化材料的作用。
(5)真空有利于排除吸附气体、孔隙中的残留气体以及反应气体产物，对促进烧结后期的收缩有明显作用。
如真空烧结的硬质合金的孔隙度要明显低于在氢气中烧结的硬质合金。
(6)真空烧结温度比气体保护烧结的温度要低一些，如烧结硬质合金时烧结温度可降低100～150℃。
这有利于降低能耗和防止晶粒长大。
不足是：(1)真空烧结时，常发生金属的挥发损失。
如烧结硬质合金时出现钴的挥发损失。
通过严格控制真空度，即使炉内压力不低于烧结金属组分的蒸气压，也可大大减少或避免金属的挥发损失。
(2)真空烧结的另一个问题是含碳材料的脱碳。
这主要发生在升温阶段，炉内残留气体中的氧、水分以及粉末内的氧化物等均可与碳化物中的化合碳或材料中的游离碳发生反应，生成一氧化碳随炉气抽出。
含碳材料的脱碳可用增加粉末料中的含碳量以及控制真空度来解决。
低压烧结：低压烧结的“低压”是相对…热等静压‟的压力来说的，二者都是在等静压力下烧结，前者的压力约为5Mpa 左右，后者的压力高达70～100MPa 。
烧结一热等静压工艺
烧结一热等静压工艺
在烧结一热等静压工艺中，首先将金属粉末放入模具中，然后
施加高压和高温使得金属颗粒之间发生扩散和结合，形成致密的结构。
这种工艺能够制造出具有高密度、高强度和高硬度的金属制品，同时还能够实现复杂形状的加工。
烧结一热等静压工艺的优点之一是可以生产出高精度的零件，
因为模具可以制造出复杂的形状，并且在高温高压下金属粉末可以
充分填充模具的每一个角落。
此外，这种工艺还可以实现批量生产，提高生产效率和降低成本。
然而，烧结一热等静压工艺也存在一些挑战，例如在生产过程
中需要严格控制温度和压力，以确保最终产品的质量。
此外，对于
一些特殊材料，可能需要额外的处理步骤以满足特定的要求。
总的来说，烧结一热等静压工艺作为一种先进的粉末冶金加工
工艺，为制造高强度、高硬度的金属零件提供了重要的解决方案，
同时也在提高工业生产效率和产品质量方面发挥着重要作用。
随着
技术的不断进步，相信这种工艺将会在未来得到更广泛的应用。
硬质合金烧结工艺
2） 影响碳化钨晶粒长大的因素
1.液相数量 影响液相数量的主要因素是： a. 烧结温度
影响液相数量的主要因素是：
a.烧结温度
b.含钴量 c.含碳量
②混合料的状态
? a.原始粉末的粒度 ? b.粒度分布均匀性 ? c.磨碎程度
相；碳量过剩，则为WC+C+ 液相；碳适量，则为WC+ 液相。
? 1.1.4. 冷却阶段（烧结温度~室温）
? 冷却速度只影响γ 相成分，不影响组织，最终组织为 WC+ γ。 ? WC-TiC- CO合金的烧结：与WC – CO 合金的烧结基本类似 。其主要区别表现 在液相的成分，出现液相的温度和所得 合金组织的不同。
? 烧结主要是物理过程，烧结体 致密化，碳化物晶粒长大，粘 结相成分的变化以及合金结构 的形成等。
图1W-C-C O系状态图在凝固温度下的等温切面
1. 1 烧结过程四阶段及相应的组织转变
1.1.1. 脱蜡预烧阶段（＜800℃） 1) 成形剂的脱除 2) 粉末表面氧化物还原 3) 粉末颗粒相互之间的状态发生变化 1.1.2. 固相烧结阶段（800℃~共晶温度） ? 共晶温度是指缓慢升温时，烧结体中开始出现共晶液相的温度，对
图3 YG15合金烧结时试样长度为 50.5毫米的收缩过程 1—舟皿上层试样 2—舟皿下层试 样
? 1.2烧结体的致密化
? 1.2.1.致密化机理：致密化机理是流动过程 。
? 1） 固相烧结时的扩散与塑性流动 ? 2）液相烧结时的重排、溶解——析出与界面结构的形成 ? ①重排： ? 必要前提： ? ② 溶解-析出 ? ③界面结构的形成
硬质合金的烧结工艺
硬质合金的烧结工艺 Revised by Chen Zhen in 2021硬质合金烧结工艺硬质合金是由各种碳化物和铁族元素组成，例如WC-Co、WC-TiC-TaC-NbC-Co或是TiC-MoC-Ni。
这些材料的典型特点就是，通过液相烧结可以达到几乎100%理论密度，烧结后，低的残余孔隙度是成功应用硬质合金于金属切削、石油开采钻头或者金属成形模具等高应力使用工况的关键。
此外，必须仔细控制烧结工艺，以获得希望的显微组织和化学成分。
在很多应用场合，硬质合金都是以烧结态应用的。
烧结态合金表面经常承受条件苛刻的摩擦和应力，在大多数的切削金属应用中，刀头表面的磨耗深度只要超过0.2~0.4mm,工具就被判定报废，所以，提高硬质合金的表面性能是相当重要的。
烧结硬质合金的两种基本方法：一种是氢气烧结——在氢气中与常压下通过相反应动学来控制零件成分，另一种是真空烧结——采用真空环境或降低环境气体压强，通过减缓反应动力学来控制硬质合金成分。
真空烧结有着更为广泛的工业应用。
有时，还采用烧结热等静压和热等静压，这些技术都对硬质合金的生产有着重要的影响。
氢气烧结：氢气是还原性的气氛，但当氢气与烧结炉壁或承载装置发生反应时会改变其他成分，提供合适的碳化势以维持与硬质合金的热力学平衡。
在传统的硬质合金烧结中，要将混合料中的碳化物的含碳量调节到理论值，并在整个氢气烧结过程中维持这个值不变。
例如，烧结94WC-6CO硬质合金时，入炉时，碳含量为5.70~5.80%（质量分数），出炉时，则要维持在5.76+0.4%氢气烧结工艺的气氛控制能力对于钨钴类硬质合金来说是足够的，但是对于切钢工具用含碳化钛碳化钽或碳化铌的合金来说，气氛的氧化势太高，导致合金的成分变化，通常用真空烧结来减低这些，合金氧化物的含量，氢气烧结一般用机械推舟的方式，通过连续烧结来完成，可用一个单独的预烧炉除去润滑剂防止挥发物污染后的高烧结过程。
预烧结还可以调高生胚强度，使能对其进行粗切削加工，例如，进行车削和钻孔，预烧结温度在500~800摄氏度间，这主要取决于润滑剂除去的是否彻底及所需生胚强度。
碳纤维增强碳化钨硬质合金的烧结方法和研究进展
碳纤维增强碳化钨硬质合金的烧结方法和研究进展1．引言碳化钨-钴（WC-Co）硬质合金是以碳化钨粉末为主要原料，Co做粘结剂而制成的一种合金。
因碳化钨-Co硬质合金具有高硬度、高强度和优良的耐磨性及抗氧化性，而被广泛的用于机械加工、采矿钻探、模具和结构耐磨件等领域[1]。
超细碳化钨-钴硬质合金是指合金中碳化钨晶粒平均尺寸为0.1~0.6μm，这使其具有高强度、高硬度和高韧性，有效地解决了传统硬质合金硬度与强度之间的矛盾。
碳化钨晶粒在100nm 以下的纳米硬质合金应当有更优良的性能。
1959年，Shindo A首先发明了用聚丙烯腈（PAN）纤维制造碳纤维。
美国在21世纪革命性的12项材料技术中，则将“新一代碳纤维、纳米碳管”排在第四位[2]。
碳纤维具有高强度、高模量、密度小，比强度高、耐高温、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小等优良性能。
正因如此，将碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合后得到的碳纤维复合材料，同样具有高的比强度、比模量、耐疲劳、耐高温、抗蠕变等特点。
近年来它们被广泛地应用于航空航天、汽车构件、风力发电叶片、油田钻探、体育用品、建筑补强材料等领域[3]。
超细碳化钨-钴硬质合金和碳纤维在某些方面的优异性能和在工业上的广泛应用，使得国内外很多研究学者对这两种材料进行了深入研究。
本文将主要从超细碳化钨-钴硬质合金的烧结手段及其对硬质合金性能的影响、致密化方式和效果，碳纤维增强复合材料的性能等方面对国内外文献进行综述。
2. 烧结方法目前国内外研发了许多制备超细碳化钨粉末的方法，主要有直接碳化法[4]、氢气还原WO X碳化法、流化床还原碳化法、气相沉积法、有机盐热分解碳化法、等离子电弧法、熔盐法和机械球磨法、液相还原法[5]等，目前应用于工业化规模生产的主要是前三种方法。
要使超细碳化钨粉末具备特殊性能，必须经过烧结这一关键步骤，烧结技术的不同将对硬质合金的性能产生重要影响。
而如何有效控制碳化钨晶粒在烧结过程中的长大行为成为制备超细晶和纳米晶硬质合金的关键技术。
热等静压(hip)技术在硬质合金及陶瓷材料中的应用
热等静压(hip)技术在硬质合金及陶瓷材料中的应用热等静压(ＨＩＰ)技术一直是开发高性能陶瓷材料及复合材料致密制品的主要手段之一。
陶瓷材料、尤其是非氧化物陶瓷材料多为强共价键化合物。
其自扩散系数很小,采用常规烧结工艺难于得到性能优良、形状复杂的致密制品。
在每届国际ＨＩＰ会议上,陶瓷材料的研究论文都占有主要的位置,下面是1999年北京ＨＩＰ国际会议关于ＨＩＰ技术在硬质合金和陶瓷材料中的应用情况介绍。
1硬质合金ＨＩＰ技术在硬质合金中的应用始于70年代初。
硬质合金经ＨＩＰ处理后,其抗弯强度与使用寿命大幅度提高,加工后制品的表面光洁度也大大提高,许多采用常规工艺难以生产的部件,在采用ＨＩＰ技术后也可以顺利生产。
多年的试验研究表明,要想得到全致密的硬质合金产品,并不需要太高(一般只需要几个ＭＰａ)的压力。
80年代初开发了一种低压烧结技术, 即低压烧结ＨＩＰ技术,此项新工艺把硬质合金生产中的脱蜡-烧结-ＨＩＰ致密化合为一体在同一设备内完成。
由于所需压力成10倍的下降,使ＨＩＰ设备的制造成本大幅度降低。
几道工序合为一体不但降低了制品的生产成本,同时由于此工艺更加合理而提高了产品的质量。
目前烧结ＨＩ技术已成为世界各硬质合金厂生产高质量硬质合金的主要手段。
近年来我国各主要硬质合金生产厂都引进了多台先进的烧结热等静压设备,本届ＨＩＰ会议发表了数篇有关报道。
其中,株洲硬质合金厂采用平均粒度为08μｍ的ＷＣ粉、钴粉为原料及加入少量ＶＣ、Ｃｒ3Ｃ2制备了ＨＲＡ≥90、抗弯强度≥3000ＭＰａ的系列产品<1>;株洲硬质合金厂还采用烧结ＨＩＰ工艺生产了外285ｍｍ/内66ｍｍ×145ｍｍ的大件,其单件质量为118ｋｇ;他们对采用此工艺与采用常规真空烧结工艺制品的性能进行了比较(表1)<2>表1烧结ＨＩＰ工艺及常规真空烧结工艺制品性能的比较①烧结工艺密度/ｇｃｍ3硬度(ＨＲＡ)抗弯强度/ＭＰａ抗压强度/ /ＭＰａ晶粒尺寸/μｍ烧结ＨＩＰ14228923710555012真空烧结141188 92730468014①合金成分:ＷＣ+13Ｃｏ(质量分数)。
硬质合金生产技术之压制和烧结
硬质合金生产技术之压制和烧结第一节压制机理一，压制过程：粉末压制成型是粉末冶金生产的基本成型方法；在压摸中填装粉末，然后在压力机下加压，脱模后得到所需形状和尺寸的压坯制品，，粗略分三阶段：1，压块密度随压力增加而迅速增大；孔隙急剧减少。
2，压块密度增加缓慢，因孔隙在1阶段中大量消除，继续加压只是让颗粒发生弹性屈服变形。
3，压力的增大可能达到粉末材料的屈服极限和强度极限，粉末颗粒在此压力下产生塑性变形或脆性断裂。
因颗粒的脆性断裂形成碎块填入孔隙，压块密度随之增大。
二，压制压力：压制压力分二部分；一是没有摩擦的条件下，使粉末压实到一定程度所需的压力为“静压力”（P1）；二是克服粉末颗粒和压模之间摩擦的压力为“侧压力”（P2）。
压制压力P=P1+P2侧压系数=侧压力P2÷压制压力P=粉末的泊松系数u÷（1-u）=tg2（45o-自然坡度角Φ÷2）侧压力越大，脱模压力就越大，硬质合金粉末的泊松系数一般为0.2-0.25之间。
三，压制过程中的压力分布：引起压力分布不匀的主要原因是粉末颗粒之间以及粉末与模壁之间的摩擦力。
压块高度越高，压力分布越不均匀。
实行双向加压或增大压坯直径，能减少压力分布的不均匀性。
四，压块密度分布：越是复杂的压块，密度分布越不均匀；除压力分布的不均匀（压力降）外，装粉方式不正确，使压块不同部位压缩程度不一致，也会造成压块密度不均匀。
1，填充系数：是指压块密度Y压与料粒的松装密度Y松的比值；压缩比：是指粉末料粒填装高度h粉与压块高度h压之比；在数值上填充系数和压缩比是相等的。
K=Y压÷Y松=h粉÷h压2，为了减少压块密度分布的不均匀性：（1）提高模具的表面光洁度；（2）减少摩擦阻力；（3）提高料粒的流动性；（4）采用合理的压制方式；3，粉末粒度对压制的影响；（1）粉末分散度越大（松装越小），压力越大。
压块密度越小；有较大的强度值，成型性好。
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硬质合金低压热等静压烧结工艺
硬质合金低压热等静压烧结工艺印红羽盛挺汪海宽（北京市粉末冶金研究所，１０００７８）摘要低压热等静压烧结工艺技术能最大限度地消除合金内部残余孔隙、细化晶粒，克服常规热等静压给合金造成的粗晶、钴池和表面成分改变的缺陷，显著提高硬质合金物理－力学性能，并能有效校正合金碳含量。
主题词硬质合金低压热等静压烧结组织性能１前言低压热等静压烧结（Ｓｉｎｔｅｒ－ＨＩＰ）工艺［１～３］，或称过压烧结（ＯｖｅｒＰｒｅｓｕｒｅＳｉｎ－ｔｅｒｉｎｇ）工艺，是在低于常规热等静压的压力（大约６ＭＰａ）下对工件同时进行热等静压和烧结的工艺。
自１９８４年德国Ｄｅｇｕｓａ公司设计和制造出第一台真空烧结热等静压炉以来，这一工艺已逐渐为世界上很多硬质合金厂家所采用，并已开始步入我国硬质合金生产领域。
低压热等静压烧结工艺目前是硬质合金生产中最先进的致密化技术，克服了常规热等静压造成的粗晶、钴池和表面成分改变的缺陷，能最大限度地消除内部残余孔隙，提高合金性能，并且能够通过调节炉内气氛，修正合金碳含量、消除合金组织中的η相。
２硬质合金低压热等静压烧结的典型工艺硬质合金的低压热等静压烧结工艺是将工件装入真空烧结等静压炉，于较低温度下低压载气（如氢气等）脱蜡后，在１３５０～１４５０℃进行真空烧结３０ｍｉｎ，接着在同一炉内进行热等静压，采用氩气作压力介质，压制压力为６ＭＰａ左右，时间为３０ｍｉｎ［４～５］。
其典型的生产工艺见图１。
低压热等静压烧结工艺的排蜡、烧结和在压力下的致密化等生产过程在同一炉内一次完成［６］，免去了传统工艺所必需的两次或多次的装料及加热生产工序，降低了热等静压时的压力（由多１００ＭＰａ降至６ＭＰａ），既简化了操作程序，又节省了能耗。
同时，由于生产过程中的烧结、热等静压两个主要工序不再分步进行，避免了工件在生产中途与空气的接触而造成的难以控制的碳含量变化。
低压热等静压炉内的特定装置在每道工序后能及时排除所产生的水蒸汽、ＣＯ２和其它气体，不会在下一过程引起工件某些部分表面成分和碳含量的变化。
３低压热等静压工艺对合金性能的影响对含不同种类和不同量的粘结剂（Ｃｏ或Ｎｉ）、以及添加Ｔａ、Ｔｉ等元素的各种硬质合金曲线Ａ为温度－时间曲线；曲线Ｂ为压力－时间曲线。
图１载气（氢气）脱蜡低压热等静压烧结典型生产工艺系列，分别进行了低压热等静压烧结（ＳＨ）、真空烧结（ＮＳ）和真空烧结后再热等静压（ＳＨ）的试验，其试验结果见表１和表２。
这些数据证明，与传统的真空烧结工艺以及真空烧结后再进行热等静压的工艺相比，低压热等静压烧结工艺能使硬质合金的强度以及矫顽磁力等各项性能都有不同程度的提高，显示了低压热等静压烧结工艺的优越性。
表１低压热等静压烧结工艺和传统工艺对不同牌号硬质合金性能的影响［４］牌号工艺密度抗弯强度硬度矫顽磁力ｇ／ｃｍ３×１０３ＭＰａＨＲＡ×１０３Ａ／ｍＰ３０ＮＳ１２．７０１．６５９１．５１６．１６ＮＳ＋ＨＩＰ１２．７０１．９８９１．１１４．２４ＳＨ１２．７７１．９８９１．９１６．８０Ｋ－０５ＮＳ１４．４１１．５８９２．５２８．９６ＮＳ＋ＨＩＰ１４．４２１．９０９２．６２７．２０ＳＨ１４．４６１．９８９４．２２７．２０Ｋ－１０ＮＳ１４．５６１．６０９１．６１９．０４ＮＳ＋ＨＩＰ１４．５７２．２０９１．２１７．７６ＳＨ１４．６１２．２０９２．２１９．６０Ｋ－２０ＮＳ１４．９１２．４５９０．７１６．８０ＮＳ＋ＨＩＰ１４．９１３．１８９０．４１５．０４ＳＨ１４．９５３．００９０．８１７．６０注：１．烧结温度１４６０℃，压力５ＭＰａ，低压热等静压烧结时间３０ｍｉｎ。
２．ＮＳ：常规真空烧结；ＮＳ＋ＨＩＰ：常规真空烧结后进行热等静压；ＳＨ：低压热等静压烧结。
３．Ｐ３０含ＴｉＣ、ＴａＣ；Ｋ－０５、Ｋ－１０和Ｋ－２０含ＴａＣ。
表２低压热等静压烧结工艺和传统工艺对不同颗粒尺寸ＷＣ的硬质合金性能的影响［５］Ｃｏ含量ＷＣ颗粒低压热等静压烧结＋热等静压真空烧结％尺寸分等密度ｇ／ｃｍ３硬度ＨＲＡ抗弯强度ＭＰａ密度ｇ／ｃｍ３硬度ＨＲＡ抗弯强度ＭＰａ密度ｇ／ｃｍ３硬度ＨＲＡ抗弯强度ＭＰａ４中１５．２９２．７３９６０１５．２９２．６３４００１５．２９２．２２５００７中１４．９９０．６
３２７５１４．９９０．６３１３０１４．９９０．８２７４０１０中１４．６９０．２３５１０１４．６９０．２３３７０１４．５８９．９２７５０１６中１４．０８８．０３５００１４．０８７．８３４３０１４．０８７．９３４６０１０细１４．５９３．０３７８５１４．５９３．０３７１０１４．５９３．０１６５０１６细１３．９９１．６４３９０１３．９９１．５４２３０１３．９９０．０３８２５８＊中１４．８９０．８３３４０１４．８９０．５２８５０１４．７９０．５１９２０注：＊为Ｎｉ作粘结剂；“中”为中颗粒；“细”为细颗粒。
我国学者在实际生产中对大尺寸硬质合金顶锤进行了上述三种工艺试验，其结果见表３。
由抗弯强度值可以明显看出低压热等静压烧结工艺的有效作用，加之低压热等静压烧结炉的造价远低于热等静压设备［８］，因此在生产中有很高的推广应用价值。
４低压热等静压对合金组织的影响低压热等静压烧结工艺能有效改善合金的性能，主要原因之一是这种工艺能在硬质合金烧结温度之下直接对工件施加压力，可表３不同烧结工艺对大尺寸硬质合金顶锤性能的影响［７］烧结工艺种类工艺参数密度ｇ／ｃｍ３抗弯强度ＭＰａ硬度ＨＲＡ孔隙度真空烧结１４００℃２ｈ１４．７０２０００～２４００８９．３Ａ０４低压热等静压烧结１４００℃真空１ｈ１４００℃＋６ＭＰａ１ｈ１４．７３２８００～３１００８９．５＜Ａ０２真空烧结后再进行热等静压１４００℃真空，２ｈ出炉１００ＭＰａ，１３８０℃１ｈ１４．７１２７００～３０５０８９．５＜Ａ０２表４加压压力对合金性能的影响［７］合金牌号烧结温度℃加压压力ＭＰａ抗弯强度ＭＰａ硬度ＨＲＡ孔隙度ＹＧ８１４００（３０ｍｉｎ）４（３０ｍｉｎ）３００２８９．３＜Ａ０２５（３０ｍｉｎ）３０１５８９．２＜Ａ０２ＹＧ１０１３９０（３０ｍｉｎ）４（３０ｍｉｎ）３０８０８８．１＜Ａ０２５（３０ｍｉｎ）３１２０８７．９＜Ａ０２ＹＧ１５１３７０（３０ｍｉｎ）４（３０ｍｉｎ）３１７０８７．２＜Ａ０２５（３０ｍｉｎ）３２１０８７．４＜Ａ０２ａ．真空烧结；ｂ．低压热等静压烧结。
（未侵蚀，低倍照片）图２ＷＣ－２％Ｃｏ合金在不同工艺下的孔隙分布［９］以在很低的压力之下闭合合金内部的孔隙，从而有效地消除孔隙。
表４为加压压力对合金性能和孔隙度的影响。
由表中数据可知，在所论范围内，压力大小对合金孔隙度影响不太大。
在烧结温度下，即使对合金施加很小的压力，也可通过压力介质均衡地传递到合金的各个方向上，加之液相的存在，使ＷＣ颗粒能有效地通过液相的流动进行颗粒重排，填充孔隙。
图２为含钴２％的ＷＣ－Ｃｏ硬质合金未腐蚀抛光表面的孔隙分布，可见常规真空烧结工艺与低压热等静压烧结工艺在合金孔隙度上所造成的差异是非常明显的。
常规真空烧结后再热等静压的工艺温度高、压力大（８０～１００ＭＰａ）、时间长。
在进行热等静压时会产生又一次的ＷＣ聚晶过程，容易使一些粗大的烧结ＷＣ晶粒更为粗化，引起合金中ＷＣ晶粒的不均匀长大。
低压热等静压则避免了这种倾向（见图３）。
此外，常规烧结后热等静压的工艺，容易使钴池增多，造成合金内粘结相分布不均匀而影响合金的性能。
如果保温时间长，钴池中的粘结相还可能流出而形成孔隙［９］，图４ａ中呈黑色的孔隙即属于这种情况。
低压热等静压烧结工艺则能有效地防止这种情况的产生（见图４ｂ）。
５利用低压热等静压工艺校正合金碳含量由于低压热等静压烧结工艺的专用烧结图３不同工艺对硬质合金组织的影响［１０］图４含６％Ｃｏ硬质合金中Ｃｏ的流失［１１］表５低压热等静压烧结对钨钴硬质合金的碳校正［１２］工艺批号４７５９６０６１６５６８７１真空烧结金相组织η相η相η相η相η相正常η相磁饱和值Ｍｓ１１５１２９１２８１２７１２６１３６１２０（×１０－４Ｔ－ｃｍ３／ｇ）低压热等静压金相组织正常正常正常正常正常正常正常校正碳含量磁饱和值Ｍｓ１３８１５１１４７１５３１４７１５０１５３（×１０－４Ｔ－ｃｍ３／ｇ）设备是载气脱蜡，因此还可以对ＷＣ＋Ｃｏ硬质合金中的碳含量进行校正［１１］。
成形后的硬质合金压坯发生缺碳或碳过量时，可以采用低压热等静压工艺及设备，在制品中尚未产生液相、而其内部的成形剂已脱净的某一高温下，通入一定压力、一定组成比例的ＣＨ４／Ｈ２气体，使合金内部的η相或游离石墨得以消除，成为正常的ＷＣ＋两相合金。
该气体进入工件内部尚未封闭的连通孔，对缺碳产品产生增碳反应：Ｗ＋ＣＨ４—→ＷＣ＋２Ｈ２↑
对碳过量的合金产生脱碳反应：Ｃ＋２Ｈ２—→ＣＨ４↑生产中混合料存放时间过长而导致氧含量过高时，若采用常规真空烧结，则会在制品内产生明显的η相，严重时即使采用含碳量较多的填料在氢气烧结炉中返烧也无济于事。
通过低压热等静压烧结工艺及设备，一次碳校正烧结便可获得正常的两相组织。
表５所列的数据即为实际生产中的几批不同程度氧化的混合料，经过常规真空烧结和经低压热等静压碳校正烧结后的制品的金相组织和磁饱和值（Ｍｓ）。
这些结果表明了低压热等静压烧结工艺在校正碳含量方面的有效作用。
６结语低压热等静压烧结工艺简化操作程序，节省能耗，在硬质合金生产中，既能达到真空烧结后进行热等静压工艺所取得的良好效果，还能克服常规热等静压处理后易于出现的“钴池”，“粗晶”等组织缺陷。
与真空烧结工艺相比，可以减少合金内部孔隙，对其强度、硬度等性能指标有不同程度的提高。
因此，低压热等静压烧结工艺有极大的推广应用价值。
７参考文献１ＷｏｒｌｄＦｉｒｓｔｆｏｒＰｆｅｒｆｅｒ＇ｓＰｒｅｓｓｕｒｅＳｉｎｔｅｒｉｎｇＦｕｒｎａｃ。