硬质合金真空烧结
硬质合金废品的特征及成因
硬质合金常见不合格品的特征、产生原因及判定A1 脏化1、特征：制品内部有大小不等的孔洞，并在其相应部位的表面出现凸起（臌泡）、孔洞。
2、原因⑴高温烧结阶段，烧结体内部反应所生成的气体已经逸出或转移到制品的表面，此时液相已开始凝固，气体逸出所留下的小眼来不及恢复，转移到表面的气体没有完全排除。
⑵某些难还原氧化物在出现液相的温度才被还原，还原产生的气体的压力大于液相收缩的阻力而形成鼓泡；⑶温度过高（过烧），使液相大量增加和外聚，形成鼓泡；⑷压块中的杂质，如合金碎削，铜丝等也可产生鼓泡（脏化）；⑸压制品严重分层，烧结时也可以表现为鼓泡。
3、脏化来源⑴ 氧化块料、氧化颗粒料、废压坯⑵ 金属杂质：筛网屑、钴屑⑶ 非金属杂质：陶瓷片、玻璃片、装舟填料、灰尘、毛刷屑等⑷ 成型剂：未去除的机械杂质，未过滤的凝胶，不均匀的的成型剂、老化的成型剂等。
4、判断：表面轻微脏化，允许加工，加工表面没有孔洞，作合格品放行；表面严重脏化、膨泡，应判为废品。
A2 变形和弯曲1、特征：制品几何形状发生不规则的变化，弯曲制品在某一平面呈现某种有规律的曲面变形。
2、原因⑴ 压制品密度不均匀，因而烧结时收缩不均匀，密度大的部位收缩少，密度小的部位收缩图27用圆钢模圧制的棒材和用平钢模屋制的一字型钎头烧结后的变形行为⑵ 压坯周围不均匀的碳气氛造成产品的变形⑶ 压坯在烧结过程中所处环境温度的不均匀造成其变形⑷其他几种原因：装舟不合理、垫板不平。
3、判定：按标准或产品图样要求检查，超差的返回生产单位处理，无法处理的判废。
A3 起皮1、特征：制品边缘棱角部位出现分枝状不规则裂纹、龟裂或翘壳。
轻者呈网状龟裂，重者呈小片剥落；严重时则爆裂剥落，在起皮部位可清楚地看到棉絮状碳黑聚积物。
2、原因:⑴在低温带气相中含碳气体浓度过高，高浓度的含碳气体进入制品的薄弱部位（制品的棱角处往往密度较低或弹性后效严重），在钻的接触作用（催化）下，产生碳的沉淀反应：CH—C+H 2CO f C+CO沉淀出的碳破坏了合金的连续性，造成合金的起皮，即含碳气氛分解出大量游离碳是产生起皮的主要原因。
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。
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W C-Co 系硬质合金贾佐诚, 强劲熙, 陈飞雄(钢铁研究总院3 室, 北京100081)摘要: 用真空烧结、后续热等静压(H IP )和烧结2热等静压方法制取W C 2Co 系列硬质合金。
通过对这3 种工艺制取的硬质合金的组织和性能的比较, 证明了烧结2热等静压工艺的优越性。
此外还分析了烧结2热等静压工艺提高硬质合金性能的原因。
关键词: 真空烧结; 烧结2热等静压; 抗弯强度; 石墨相中图分类号: T G135+ . 5 文献标识码: A 文章编号: 100120963 (2000) 022*******W C-Co Carb ide A lloy M an ufac t ured by S i n ter-H IP J I A Zuo 2ch e n g, Q I A N G J i n 2x i, CH EN F e i2x i o n g(C e n t r a l Iro n& S t ee l R e s ea r ch In st i tu t e, B e i jin g 100081, C h in a)A bstra c t: A se r ie s o f W C 2Co ca rb ide a llo y s w e re p ro duced by V S, V S2H IP , sin te r2H IP tech n o l o2 g ie s.B y m ak in g a com p a r iso n o f st ruc t u re s an d p rop e r t ie s be t w een V S a llo y s, V S2H IP a l l o y s and sin te r2H IP a l lo y s, th e advan tage o f WC 2Co a l lo y s p ro duced by sin te r2H IP tech n o lo g y w e r e p ro v ed. Key words: vacuu m sin te r; sin te r2H IP; ben d i n g st r en g t h; g r ap h ite p h a s e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。
WC-Co硬质合金的强度
f 上= 1. 79X Co (1+ 0. 704X Co)
X 上= 1. 09X Co
Κ上=
1.
79X
Co·L
上 WC
(1-
1. 09X Co)
(1)
=
1.
65X
上·L
上 WC
(1-
X 上)
(2)
故 Κ、X 和 LWC之间的关系可表示为
Κ= 1. 65X ·L W C (1- X )
(3)
或记为 Κ L W C = 1. 65X X W C 式中 XWC为W C 相的质量分数 (w t. )。
决定的 相成分 (钨和碳在 相中的浓度) 才是制约W C 在 相中溶解—析出过程的决
定性因素, 因而也是影响W C2Co 合金W C 平均晶粒尺寸 LWC 的重要因素。 求得了相应
。
于最大抗弯强度
ΡTR
m S
ax
的
LW C～
XCo
反比关系式和最佳
相平均自由程 Κ 的取值范围。
。
提出了在 相质量分数 X 增大引起 Κ 增大的情况下 Κ 对应的合金结构由连续的W C
d
W
1 C
)
·X
图
3 相应于的
ΡTR
m S
ax
的
L W C～
XCo 的关系
这种反比例关系如图 3 所示。 根据 (8) 式和 (1)
式可求得出当
L
W
C
和
XCo
改变时相应于
Ρ m ax TR S
的
Κ上
的取值范围 (图 4)。由图 3 可知, 欲制备高强度的两
相W C - Co 合金, 可供选择的 LWC 和 XCo 的最佳组
高温真空烧结炉构造
高温真空烧结炉构造
高温真空烧结炉是一种用于高温下进行材料烧结和处理的设备，通常被广泛应用于粉末冶金、陶瓷制品、硬质合金等领域。
其构造主要包括以下几个组成部分：
1. 炉体：炉体是烧结炉最重要的部分，由高温耐火材料构成，能够承受高温和真空环境。
炉体通常采用圆筒形或椭球形设计，并具备良好的隔热性能。
2. 加热元件：加热元件位于炉体内部，负责提供高温的热源。
常见的加热元件有电阻丝、电加热器或感应加热线圈等。
加热元件需要与外部的电源连接，以控制和调节温度。
3. 温度控制系统：温度控制系统用于监测和控制炉内的温度。
它通常由温度传感器、控制仪表和温度调节器组成，可以实现精确的温度控制和稳定性。
4. 真空系统：真空系统用于创建和维持炉内的真空环境。
它包括真空泵、真空仪表和阀门等组件，能够排出炉内的气体并保持较低的压力。
5. 冷却系统：冷却系统用于散热和降温，以保证设备的正常运行和材料的冷却过程。
冷却系统通常由水或气体冷却器组成，将热量从炉体和加热元件中移走。
6. 控制系统：控制系统是整个设备的核心，用于监测和控制炉内的温度、真空度、加热功率等参数。
控制系统通常由计算机或PLC控制器、传感器、执行器和人机界面等组成，能够实现自动化操作和参数调节。
以上是高温真空烧结炉的基本构造，不同型号和应用领域的烧结炉可能会有一些细微的差异和附加功能。
在使用烧结炉时，需要严格按照操作规程和安全操作程序进行操作，确保人员和设备的安全。
硬质合金烧结变形及控制方法
硬质合金烧结变形及控制方法摘要：硬质合金烧结变形及其控制方法是硬质合金制造领域的一个重要研究方向。
本文通过对硬质合金材料的组成和制备工艺进行综述，分析了烧结变形的成因和影响因素。
在此基础上，提出了一系列控制方法，包括优化烧结工艺参数、改进烧结模具设计、合理选择烧结添加剂等。
同时，本文通过实际案例分析，验证了这些控制方法的有效性。
研究结果表明，通过合理控制烧结过程中的变形，可以显著提高硬质合金材料的性能和质量，为硬质合金制造提供了理论依据和技术支持。
关键词：硬质合金、烧结变形、控制方法、制备工艺、烧结工艺参数引言：硬质合金是一种重要的工程材料，在机械、航空航天、石油化工等领域具有广泛的应用。
硬质合金的制备过程中，烧结是一个关键的工艺步骤，它决定了硬质合金材料的性能和质量。
然而，烧结过程中常常会出现各种变形问题，如开裂、弯曲等，严重影响了硬质合金的制造效率和质量稳定性。
因此，研究硬质合金烧结变形及其控制方法具有重要的理论意义和实际价值。
一、硬质合金的组成和制备工艺1.1 硬质合金的组成硬质合金通常由两个主要组分组成：金属碳化物和粘结相。
金属碳化物主要是钨碳化物（WC），它具有高硬度、高熔点和良好的耐磨性。
粘结相通常是钴（Co）或镍（Ni），它的作用是将金属碳化物颗粒牢固地粘结在一起，并提供一定的韧性和冲击强度。
此外，硬质合金还可能含有其他元素或添加剂，如钛（Ti）、铌（Nb）、钼（Mo）等，以进一步改善其性能。
1.2 硬质合金的制备工艺硬质合金的制备工艺通常包括粉末混合、成型和烧结三个主要步骤。
首先，将金属碳化物粉末和粘结相粉末按照一定的配比进行混合，通常使用球磨或干法混合的方法，以确保两种粉末均匀混合。
然后，将混合粉末通过成型工艺，如压制、注射成型等，制备成所需的形状，如板材、棒材、刀片等。
最后，成型体经过烧结工艺，即在高温下进行加热处理，以使金属碳化物颗粒结合成整体。
烧结过程中，首先进行预烧结，将成型体加热至金属碳化物颗粒开始颗粒间结合的温度。
烧结炉的种类
烧结炉的种类：工业领域烧结炉涵盖了市场上大部分的高温烧结炉，按照行业来分，烧结炉的种类主要有：1.硬质合金领域：真空烧结炉，低压(60bar)烧结炉，真空脱脂烧结炉，低压脱脂烧结炉，低压脱脂烧结气淬炉（20bar）2.粉末冶金领域：连续式网带烧结炉（1150度），推杆式烧结炉（1250度），钢带烧结炉（1000度），回转式烧结炉等3. 太阳能领域:多晶硅铸锭炉也属于烧结炉的一种1．可显著降低烧结温度，最大幅度可达500。
C；2．大幅降低能耗，节能高达7O 一9O %；3．缩短烧结时间，可达5O% 以上；4．显著提高组织致密度、细化晶粒、改善材料性能； 5.工艺精确可控。
产品一致性好，品质稳定。
应用领域1 陶瓷材料：采用微波高温炉烧结各种白瓷、炻瓷、薄胎瓷、骨灰瓷，比传统燃气烧结炉或燃油烧结炉降低一半以上的烧成成本，提高产品合格率。
利用微波高温炉烧结大红瓷器、青花瓷器，可大幅度提高成品率，缩短烧成时间，节约能耗。
微波高温炉可烧结各种氧化物陶瓷材料、氮化物陶瓷材料、碳化物陶瓷材料及复相陶瓷材料，可大幅度减少烧成时间，降低烧成温度，减小制品变形，提高成品率，节省能耗，降低生产成本。
2 粉末冶金材料：硬质合金：微波高温炉烧结硬质合金刀具已经实现大规模工业化生产。
由于快速烧结，碳化物晶粒细小，产品性能可以得到大幅度提高。
微波高温炉烧结各种钨合金；微波高温炉烧结各种铁基、铜基粉末冶金零件 3 磁性材料：微波高温炉烧结镍锌软磁铁氧体材料；微波高温炉烧结不同牌号锰锌软磁铁氧体材料的频率特性曲线，与传统烧结炉烧结相比，同样配比情况下，获得更好的高频特性。
微波烧结旋磁铁氧体材料；微波高温炉烧结的旋磁铁氧体材料在配方不改变的条件下具有更低的损耗，更优的性能。
4 微波合成氮化钒和各种氮化铁合金材料：利用微波高温合成技术还可以大规模生产氮化硅铁、氮化锰铁、氮化铬铁等特种氮化铁合金，不仅大幅度降低单位能耗，还可以提高产品性能指标。
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硬质合金真空烧结
硬质合金的烧结为液相烧结，即再黏结相呈液相的条件下进行。
将压坯在真空炉中加热到1350℃—1600℃。
烧结时压坯的线收缩率约为18%，体积收缩在50%左右，收缩量的准确值取决于粉末的粒度和合金的成分。
硬质合金的烧结是一个复杂的物理化学过程,株洲三鑫硬质合金生产有限公司友情出品。
这一过程包括增塑剂脱除、脱气、固相烧结、液相烧结、合金化、致密化、溶解析出等过程。
压坯在特定烧结条件下形成具有一定化学成分、组织结构、性能和形状尺寸的制品。
这些工艺条件依不同的烧结装置具有较大的差异。
硬质合金真空烧结是在低于1atm(1atm=101325Pa)下进行烧结的工艺过程。
在真空条件下烧结，大大降低了粉末表面吸附气体和封闭孔隙内气体对致密化的阻碍作用，有利于扩散过程和致密化的进行，避免了烧结过程中金属与气氛中某些元素的反应，可显著改善液体黏结相与硬质相的湿润性，但真空烧结要注意防止钴的蒸发损失。
真空烧结一般可以分为四个阶段，即增塑剂脱除阶段、预烧阶段、高温烧结阶段、冷却阶段。
增塑剂脱除阶段是从室温开始升温到200℃左右，压坯中粉末颗粒表面吸附的气体在热的作用下脱离颗粒表面，不断从压坯中逃逸出来。
压坯中的增塑剂受热化逸出压坯。
保持较高的真空度有利于气体的解除和逸出。
不同种类增塑剂受热变化的性能不尽相同，制定增塑
剂脱除工艺要根据具体情况进行试验确定。
一般增塑剂的气化温度在550℃以下。
预烧阶段是指高温烧结前进行预烧结，使粉末颗粒中的化合氧与碳发生还原反应，生成一氧化碳气体离开压坯，如果这种气体在液相出现时不能排除，将成为封闭孔隙残留在合金中，即使加压烧结，也难以消除。
另一方面，氧化存在会严重影响液相对硬质相的湿润性，最终影响硬质合金的致密化过程。
在液相出现前，应充分得脱气，并采用尽可能高得真空度。
高温烧结阶段是硬质合金压坯发生致密化得关键阶段，而烧结温度及烧结时间是压坯实现致密化、形成均匀得组织结构、获得所要求性能的重要工艺参数。
烧结温度及烧结时间取决于合金成分、粉末粒度、混合料的研磨强度等因素，也受材质总体设计的制约。
冷却阶段是冷却速度影响合金的黏结相成分及结构，产生内部应力。
冷却速度应处于受控制状态。
烧结热等静压是一种新的烧结技术，也称为低压烧结，在完成脱气，压坯表面孔隙已经封闭，黏结相依旧是液相的条件下，用一定压力的气体加压，促使产品致密化。
硬质合金生产工艺每一个细节都是重要的，必须严谨，以控制硬质合金产品质量！。