纳米硬质合金研究
超细硬质合金混合料的制备与制粒技术_张立
材料科学
超细硬质合金混合料的制备与制粒技术①
张立1② SchubertW.D.2 黄伯云1
(1.中南大学粉末冶金国家重点实验室,湖南长沙,410083)
(2.InstituteofChemicalTechnologiesandAnalytics,ViennaUniversityofTechnology,
Getreidemarkt9/164-CT,A-1060Vienna,Austria)
摘 要 超细硬质合金因为具有较好的综合性能,其应用领域正在不断扩大,因此超细
硬质合金的研究是当前硬质合金研究领域的一大热点。原料、工艺与设备是超细硬质
合金制备过程中的三个关键点,如果没有较好地解决超细硬质合金制备过程中的工艺
问题,即使采用最先进的设备也无法生产出性能优异的合金。本文介绍了作者新近开
发的超细硬质合金混合料的制备与制粒技术,采用这种技术可以制备平均粒度小于0.
3mm的球形料粒,而且成球率大于90%,因而较好地解决了超细硬质合金混合料的模
压成形问题。
关键词 超细硬质合金 湿磨介质 制粒技术 模压成形 生产工艺
1 前 言
近十年来,国际上在硬质合金超细原料与超细
硬质合金的研究方面取得了令人瞩目的进展[1～3]。
目前,一些世界著名的硬质合金生产企业,像Sand-
vikAB[4],KonradFriedrichsKG[5],WidiaValenite
GmbH[2,3],KennametalInc.,MitsubishiMaterials
Corporation,SumitomoElectricCarbideInc.,Toshi-
baTungaloyCo.Ltd等,已能以工业规模生产合金
晶粒度为0.2μm左右的纳米硬质合金(按照1999
年Sandvik公司公布的硬质合金分类标准[4],合金
晶粒度在0.1μm～0.3μm的硬质合金属于纳米硬
质合金)。2000年,亚微、超细、纳米硬质合金的世
界总产量达11500～12500吨,占硬质合金世界总产
超细硬质合金生产过程中的质量控制_汪中玮
超细硬质合金生产过程中的质量控制
汪中玮＊ 张卫兵 周华堂 (株洲硬质合金集团有限公司,湖南株洲 412000)
摘 要: 综述了超细硬质合金在生产过程中的质量控制,着重分析了中低钴(质量分数<8%)超细硬质合金在生产过程中容易出现的微孔隙、聚晶、钴池、晶粒长大和夹粗等缺陷及其可能产生的原因。大量超细硬质合金工业化生产实践表明:选用粒度分布均匀、杂质含量低的超细粉末原料,并配以相应的湿磨、压制和烧结工艺以及对生产各环节精确、量化控制和管理等是生产优质、高性能超细硬质合金的关键因素。关键词:超细硬质合金;质量;缺陷Qualitycontrollofthesuperfinecementedcarbideinproductionrun
WangZhongwei,ZhangWeibing,ZhouHuatang(ZhuzhouCementedCarbideGroup,ZhuzhouHu'nan412000,China)Abstract:Qualitycontrollofthelowcobaltcontent(cobaltcontentlessthan8wt%)superfinecementedcarbideinproduction,defectssuchasmicro-bore,aggregation,cobaltlake,graingrowth,orintermingledcoarsegrain,etc,andtheirpossiblecausationaresummarized.Masspraductionofsuperfinecementedcarbideshowsthatchoosinguniformandlowimpuritysuperfinerawmaterialpowder,millingpressing,andsinteringprocess,andprecisioncontrollinproductionrun,arethekeyfactorsforproducinghighqualityandsuperfinecementedcarbide.Keywords:superfinecementedcarbide;quality;defect
超细碳化钨-钴硬质合金的原子力显微镜研究
・１４２・ 材料导报 ２００６年４月第２０卷第４期
超细碳化钨一钴硬质合金的原子力显微镜研究
史晓亮，杨 华，邵刚勤，段兴龙，张卫丰
（武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室，武汉４３００７０）
摘要 以液相复合一连续还原碳化方法制备的纳米碳化钨一钴复合粉末为原料，采用低压烧结制备了性能优良
的超细碳化钨一钴硬质合金。运用原子力显微镜（ＡＦＭ）对超细碳化钨一钴硬质合金的表面形貌进行了观察、缺陷和粒
度分析，同时对合金的力学性能进行了测试。结果表明，采用低压烧结获得的烧结试样的洛氏硬度ＨＩ ≥９３．５，抗弯
强度ＴＲＳ￣３３００ＭＰａ，平均晶粒度＜２２０ｎｍ。制备了具有高强度、高硬度的超细碳化鸲一钴硬质合金。蚋米碳化钨一钴
复合粉末制备的超细硬质合金组织结构均匀，但局部仍然存在着组织缺陷，分析了产生缺陷的机理。
关键词 纳米碳化钨—钴复合粉末超细硬质合金原子力显微镜
ＡＩＭ Ｓｔｕｄｙ ｏｆ Ｕｌｔｒａｆｉｎｅ Ｔｕｎｇｓｔｅｎ Ｃａｒｂｉｄｅ－Ｃｏｂａｌｔ Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｃａｒｂｉｄｅ
ＳＨＩ Ｘｉａｏｌｉａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｈｕａ，ＳＨＡＯ Ｇａｎｇｑｉｎ，ＤＵＡＮ Ｘｉｎｇｌｏｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉｆｅｎｇ
（Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ａｄｖａｎｃｅｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ＆Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ。
Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０）
Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｎａｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｔｕｎｇｓｔｅｎ ｃａｒｂｉｄｅ－ｃｏｂａｌｔ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｐｏｗｄｅｒｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｓｐｒａｙ ｐｙｒｏｇｅｎａｔｉｏｎ－ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ
ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃａｒｂｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｒｅ ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｅｄ ｂｙ ｓｉｎｔｅｒｈｉｐ．Ｔｈｅ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｉｅｓ，ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ａｎｄ ｍｉ—
矫顽磁力在纤维状WC晶粒硬质合金研究中的应用
第２６卷第５期 ２００８年１Ｏ月 粉末冶金技术 Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔ￣ｌｕｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．２６．Ｎｏ．５ Ｏｃｔ．２００８
矫顽磁力在纤维状ＷＣ晶粒硬质合金研究中的应用
曹顺华 邹仕民 李春香 谢继峰 李文超 张秀芳
（中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙４１００８３）
摘要：利用高能球磨制备的纳米晶ｗ（Ｃｏ，Ｃ）过渡相粉末制备了纤维状ＷＣ硬质合金。采用ｘ射线衍射 （ＸＲＤ）分析球磨粉末及不同温度烧结样品的相组成，并计算ＷＣ晶粒尺寸；通过矫顽力研究高能球磨粉末Ｃｏ 的存在方式以及固相烧结阶段粉末相转变和晶粒长大行为。结果表明：球磨粉末中矫顽力由０（球磨时间 ２２ｈ）逐渐增加，Ｃｏ先固溶在ｗ晶格中，随球磨时间增加析出；烧结温度为７００～９００℃时，矫顽力由０急剧增 加，Ｔ】相分解析出单磁畴的Ｃｏ，ＷＣ晶粒长大较慢；烧结温度为１ ０５０～１ ２５０＊（２时，矫顽力下降，大量多磁畴ｃｏ 出现，ＷＣ晶粒长大速度加快；烧结温度为９００～１ ０５０℃时，矫顽力几乎不变，ＷＣ晶粒长大缓慢；烧结温度超 过１ ２５０℃时，矫顽力缓慢增加，Ｃｏ相晶型发生改变。 关键词：矫顽力；纤维状ＷＣ；硬质合金
Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｅｒｃｉｖｅ ｆｏｒｃｅ ｉｎ ｓｔｕｄｙｉｎｇ ｏｎ ｃｅｍｅｎｔｅｄ
ｃａｒｂｉｄｅ ｗｉｔｈ ｆｉｂｒｏｕｓ ＷＣ ｇｒａｉｎ
Ｃａｏ Ｓｈｕｎｈｕａ，Ｚｏｕ Ｓｈｉｍｉｎ，Ｌｉ Ｃｈｕｎｘｉａｎｇ，Ｘｉｅ Ｊｉｆｅｎｇ，Ｌｉ Ｗｅｎｃｈａｏ，Ｚｈａｎｇ Ｘｉｕｆａｎｇ （Ｓｔａｔｅ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｗｄｅｒ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｃｅｎｔｒａｌ Ｓｏｕｔｈ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｗｉｔｈ ｆｉｂｒｏｕｓ ＷＣ ｇｒａｉｎ ｗａｓ ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｎａｎｏ－ｇｒａｉｎ Ｗ（Ｃｏ，Ｃ）ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎａ１ ｐｈａｓｅ ｐｏｗｄｅｒｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｈｉｇｈ ｅｎｅｒｇｙ ｂａｌｌ ｍｉｌｌｉｎｇ．Ｐｈａｓｅ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｏｆ ａｓ－ｍｉｌｌｅｄ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｓｉｎｔｅｒｅｄ ｓａｍｐｌｅｓ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ＸＲＤ，ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｓｉｚｅ ｏｆ ＷＣ ｗａｓ ｃａｌｃｕｌａｔｅｄ ｂｙ ＸＲＤ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｖｉａ ｃｏｅｒｃｉｖｅ ｆｏｒｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ，ｅｘｉｓｔｅｎｃｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ Ｃｏ ｉｎ ｂａｌｌ ｍｉｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ，ｐｈａｓｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ａｓ—ｍｉｌｌｅｄ ｐｏｗｄｅｒ ａｎｄ ｇｒａｉｎ ｇｒｏｗｉｎｇ ｂｅｈａｖｉｏｒ ｉｎ ｓｏｌｉｄ ｐｈａｓｅ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｃｏｕｒｓｅ ｗｅｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔ ｓｈｏｗｓ ｔｈａｔ ＣＯ ｄｉｓｓｏｌｖｅｓ ｉｎ Ｗ ｃｒｙｓｔａｌ ｆｉｒｓｔｌｙ．ａｎｄ ｔｈｅｎ ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｅｓ ｗｈｅｎ ｍｉｌｌｉｎｇ ｔｉｍｅ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ ２２ ｈｏｕｒｓ；Ｗｈｅｎ ｓｉｎｔｅｒｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ａｔ ｂｅｔｗｅｅｎ ７００ ａｎｄ ９００℃，ｃｏｅｒｃｉｖｅ ｆｏｒｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｓｕｄｄｅｎｌｙ ｆｒｏｍ ０，ｓｉｎｇｌｅ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｄｏｍａｉｎ Ｃｏ ａｐｐｅａｒｓ ｆｒｏｍ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ Ｔｌ ｐｈａｓｅ，ａｎｄ ＷＣ ｇｒａｉｎ ｇｒｏｗｓ ｓｌｏｗｌｙ；Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｂｅｔｗｅｅｎ １ ０５０ ａｎｄ １ ２５０℃， ｃｏｅｒｃｉｖｅ ｆｏｒｃｅ ｄｅｃｒｅａｓｅｓ，ａ ｇｒｅａｔ ｄｅａｌ ｏｆ ｍｕｌｔｉｄｏｍａｉｎ Ｃｏ ａｐｐｅａｒｓ ａｎｄ ＷＣ ｇｒａｉｎ ｇｒｏｗｓ ｒａｐｉｄｌｙ； 锄ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ９００ ａｎｄ １ ０５０℃，ｃｏｅｒｃｉｖｅ ｆｏｒｃｅ ｄｏｅｓ ｎｏｔ ｃｈａｎ￣ｅｄ，ａｎｄ ＷＣ ｇｒａｉｎ ｇｒｏｗｓ ｖｅｒｙ ｓｌｏｗｌｙ；Ｗｈｅｎ ｔｈｅ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｉｓ ｍｏｒｅ ｔｈａｎ １ ２５０℃，ｃｏｅｒｃｉｖｅ ｆｏｒｃｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｓ ｓｌｏｗｌｙ，ｗｈｉｃｈ ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｔｏ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｏ ｔｏ Ｂ ｃｒｙｓｔａ１． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃｏｅｒｃｉｖｅ ｆｏｒｃｅ；ｆｉｂｒｏｕｓ ＷＣ ｇｒａｉｎ；ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ
EBSD在超细硬质合金WC晶粒尺寸统计中的应用
EBSD在超细硬质合金WC晶粒尺寸统计中的应用
李园园;徐银超;林江华;左锐;于涛;温光华;陈响明
【摘 要】As the WC grain size of cemented carbide decreasing,the WC
grain size statistic becomes rather more difficult. Relying on a lots
experiment, the authors succeeded in applying EBSD technology for WC
grain size statistic of superfine WC-Co cemented carbide material. For
sample A (with practical grain size of 0.2~0.4μm), the average grain size
was determined as 0.36μm by EBSD. At the same time, several other grain
size statistic methods were used to compare and analysis. Besides, sample
B (with finer WC grains of 0.1~0.3μm) was processed in two different
sintering temperatures; and the effect of temperature on superfine WC
grain growth was also explored.%硬质合金中WC晶粒度的统计随其尺寸的降低，难度大幅升高。本文作者在多次实验的基础上，成功地将电子背散射衍射(EBSD)技术应用于超细 WC-Co 硬质合金 WC 晶粒尺寸统计。以样品 A 合金(晶粒度约0.2～0.4μm)为例，应用EBSD统计其平均晶粒尺寸为0.36μm的同时，还与其他晶粒度统计方法进行对比分析。另外，取样品B(晶粒度约0.1~0.3μm)，经两种不同的烧结工艺烧结后分别进行EBSD分析，对比分析烧结温度对超细WC晶粒长大的影响。
硬质合金材料的电解磨削加工工艺研究
130前沿技术Leading-edge technology硬质合金材料的电解磨削加工工艺研究戚桓瑜（武威职业学院，甘肃 武威 ７３３０００）摘 要：硬质合金在抗腐蚀方面也具有很好的性能，在导磁率方面也是比较优良的，因此，硬质合金材料在工业生产领域运用得比较多。在硬质合金加工领域，现有的方法有剩余的切削力和切割过程出现严重磨损等问题，因此，特别重要的是要找到有效和高质量的处理方法。本文首先对于硬质合金材料的特性进行了分析，在实际加工中并选择适当的电解液进行电解加工。根据电化学作用的原理，分析硬质合金材料的变形影响规律，通过其电解磨削方法，探讨其实际试验的结果，分析不同加工工艺中存在的特点，对比其优劣势。关键词：硬质合金材料；工艺；规律；电化学中图分类号：ＴＧ６６２ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２１）０２－０１３０－２Study on electrochemical grinding of cemented carbideQIHuan-yu（Ｗｕｗｅｉ ｏｃｃｕｐａｔｉｏｎａｌ ｃｏｌｌｅｇｅ， Ｗｕｗｅｉ ７３３０００，Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ａｌｓｏ ｈａｓ ｇｏｏｄ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｉｎ ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｗｉｄｅｌｙ ｕｓｅｄ ｉｎ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ， ｔｈｅ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｏｆ ｒｅｓｉｄｕａｌ ｃｕｔｔｉｎｇ ｆｏｒｃｅ ａｎｄ ｓｅｒｉｏｕｓ ｗｅａｒ ｉｎ ｔｈｅ ｃｕｔｔｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｉｔ ｉｓ ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｔｏ ｆｉｎｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ， ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｒｏｐｒｉａｔｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｅ ｉｓ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ｆｏｒ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ ａｃｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｌａｗ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ ａｎａｌｙｚｅｄ． Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｏｌｙｔｉｃ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ， ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ， ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｎｄ ｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓ ａｒｅ ｃｏｍｐａｒｅｄ．Keywords: ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｍａｔｅｒｉａｌ； ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ； ｌａｗ； ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ由于航空航天和国防工业对高速、机动性高、精度高等指标设备的要求，通常使用的金属材料具有简单的量化、薄壁和聚合等特点，如预制板，梁，肋骨等零件，这些产品主要是直接从新一代块状毛坯加工而成，在重量、对称性、光面、硬度和耐力方面具有很高的优势，对于零件有了一定的改善作用，方面机器的运行，而且对于航空工作的提升也有很大的促进作用，根据产品的条件，设计性能要求、结构重量降低、结构完整性提高是航空制造业发展的必然趋势。薄壁零件通常是在极为复杂的条件下使用，如高温、高压、高负载等，以确保精确度和耐久性。对试验和设备的可靠性提出了非常高的制造技术要求。然而，硬质合金材料的特点是尺寸大，去除率高，在生产过程中使用夹具，切割，热切割和剩余应力，很容易产生弯曲，弯曲，结合弯曲和其他变形处理，因此，零件的准确性很难满足设计要求，而且从某种意义上来说甚至成为废品。因此，研究硬质合金材料加工工艺的效率和精确度对于提高国防、航空航天等行业的水平是至关重要的，目前机械加工和研究中心的重点和困难[1]。1 硬质合金材料的电化学特性研究电化学反应是指在一定附加电压下，发生两个电极之间氧化反应的电化学过程，注不含电解液，并且在发生还原反应的阳极/电解液界面之间。所谓的电化学处理是用电解阳极溶解法去除零件的方法。在电化处理中，对阳极/电解液接口和电解液/阴极接口的反应在一定程度上取决于电量，这中间存在一定的关系，通过电路，即法拉第定律。法拉第二定律可被解释为与溶解物质的电化学当量成正比；当它通过一定数量的电荷通过表面的材料。2 电化学作用影响规律研究2.1 电化学作用原理电化学处理(Electrochemical Machining,ECM)，这是一种用电解中的金属溶解的电化学阳极处理零件的方法，其尺寸和表面粗糙度有一定的精确度。在电解加工过程中，反应电流大，工具阴极与馈电负极、工件馈电正极相结合，同时，技术差距依然存在，电解液进入高速流。大间隙位置电流密度小，阳极溶解处理零件慢，间隔小，电流密度大，待加工零件的阳极可快速溶解，且工具阴极的固定进给和加工产品的阳极处理表面的溶解；这最终导致产品形成与工具阴极相同的轮廓。当阳极金属在钝化电解液中时，这中间会产生一定的化学反应，也就是氧化反应，而且从某种程度上来说还比较激烈，因此而形成不溶的氧化物，这些不溶性物质在阳极表面形成一层稠密的氧化物和基底结构，我们称之为腐蚀层。根据材料的特性，腐蚀层的厚度可以从几纳米到几十微米不等。正是由于外壳的密度作用，这种情况可能导致电子传输的不好，从而导致在腐蚀层内的金属基体不能继续参与反应，而电化学反应则很困难，因此，如果正确去除腐蚀层，就可以获得整个基底表面，并在必要时进一步去除材料，这将继续电化学反应。因此，研究阳极金属层的腐蚀性形成机制以及根据需要调整腐蚀性层特性是确定电解研磨技术的重要条件[3]。收稿日期：２０２１－０１作者简介：戚桓瑜，男，生于１９８９年，汉族，甘肃成县人，本科，初级，研究方向：材料科学与工程，辅导员思想教育。131前沿技术Leading-edge technology2.2 电流密度对腐蚀层特性的影响材料表面在电流密度不同的情况下，在电化学作用后有一层黑色的腐蚀层。从纵向上来看，即电流变化方向，当电流密度比较小时，试样表面只有浅灰色腐蚀层，并且表面光滑，没有可见的剥离痕迹。当电解液的质量为10%，电流密度为25a/cm2试样a4的两端开始腐蚀，而当电解液的质量分数为20%，也可能产生较大的反应，当电流密度为10a/cm2时，c2试样的两端已经有剥离的迹象，因为电解液的质量越高，材料表面的电化学腐蚀越强，腐蚀层的氧化物含量越大，腐蚀层越松，越容易打开。在实际处理过程中，这种不均匀的腐蚀会使试样表面粗糙度降低。从横向上来看，随着电解液质量的增加，表面的腐蚀样品会出现更深层的颜色，说明电化学反应更为强烈，低电流密度的试样表面会更容易剥离。3 电解磨削加工工艺研究3.1 电解磨削加工研究方法电解磨削是一种加工方法，在一些领域中还是比较常见的，可将金属材料与电解法和机械磨削相结合，在加工零件表面连续进行电解，钝化，机械刮削后活化等过程中，在这种情况下，所处理的材料将被永久删除，直到它们得到一个精确的尺寸和质量表的产品。不同于电解加工硬质合金材料，电解磨削加工硬质合金材料中的工具阴极是一个导电的圆圈，电解液中的间隙与所处理的产品相接触。在加工过程中砂轮与加工零件所用电源的负极相联系，用于加工零件的电源的正极性和砂轮的恒定旋转。阳极钝化膜快速净化旋转导电砂轮，在产品表面再次出现矩阵金属并继续进行电解溶解过程。产品在电解和机械磨削的作用下连续加工，最终达到加工要求。金属的电解溶解率为95%~98%，机械研磨率为2%~5%。3.2 电解磨削加工与传统加工方式对比比较电解磨削与传统磨削的区别，参数包括表面粗糙度、残余应力、磨削力。通过这些方面的比较，进一步阐明了电解磨削与传统机械磨削相比的优越性。3.2.1 表面粗糙度对比
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路
２００２年第３６卷№ｌＯ
硬质合金刀具材料的研究现状与发展思路
韩韦华许晓静刘延山 江苏大学 摘要：回顾了常规刀具材料的基本性能，从细化晶粒、表面涂层、热处理、添加稀有金属和稀土元素等方面综 述了硬质合金刀具材料的研究现状，提出采用晶须增韧补强、纳米复合强化技术制备新型高性能硬质合金刀具材 料的发展思路。 关键词：硬质合金，刀具材料，晶须增韧，纳米复合强化 Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ Ｉｄｅａｌ ｏｆ Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｃａｒｂｉｄｅ Ｔｏｏｌ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｈａｎ Ｗｅｉ Ｘｕ Ｘｉａｏｊｉｎｇ Ｌｉｕ Ｙａｎｓｈａｎ Ａｂｓｌ删：Ｔｈｅ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ ｏｆ ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ ｔｏｏｌ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｒｅ ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｕｓ ｏｆ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｔｏｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｕｌｔｒａｆｉｎｅ ｇｒａｉｎ，ｓｕｒｆａｃｅ ｃｏａｔｉｎｇ，ｈｅａｔ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ，ａｄｄｉｎｇ舢ｍｅｔａｌｓ ａｎｄ ｒａｒｅ－ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｅｔｅ．ｉｓ￥Ｌｌｌｙｌｉｎａ— ｒｉｚｅｄ．Ｔｈｅ ｎｅｗ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｉｄｅａｌ ｏｆ ｐｒｅｐａｒｉｎｇ ａｄｖａｎｃｅｄ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｔｏｌ ｍａｔｅｒｉａｌ ｗｉｔｈ ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｂｙ ｍｅａｉｉｓ ｏｆ ｗｈｉｓｋｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ ａｎｄ ｎａｎｏ－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ，ｃｕｔｔｉｎｇ ｔｏｌ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｗｈｉｓｋｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｉｎｇ，ｎａｎｃ－ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄｉｎｇ １引言 ２常规刀具材料的基本性能 切削加工是现代制造业应用最广泛的加工技术 之一。据统计，国外切削加工在整个制造加工中所 占比例约为８０％～８５％，而在国内这一比例则高达 ９０％。 刀具是切削加工中不可缺少的重要工具，无论 是普通机床，还是先进的数控机床（ＮＣ）、加工中心 （ＭＣ）和柔性制造系统（ＦＭＣ），都必须依靠刀具才能 完成切削加工。刀具的发展对提高生产率和加工质 量具有直接影响。材料、结构和几何形状是决定刀 具切削性能的三要素，其中刀具材料的性能起着关 键性作用。国际生产工程学会（ＣＩＲＰ）在一项研究报 告中指出：“由于刀具材料的改进，允许的切削速度 每隔ｌ０年几乎提高一倍”。刀具材料已从２０世纪 初的高速钢、硬质合金发展到现在的高性能陶瓷、超 硬材料等，耐热温度已由５００～６００ｏＣ提高到１２００ｏＣ 以上，允许切削速度已超过１０００ｍ／ｒａｉｎ，使切削加工 生产率在不到１００年时间内提高了１００多倍。因此 可以说，刀具材料的发展历程实际上反映了切削加 工技术的发展史。 本文回顾了常规刀具材料的基本性能，综合评 述了硬质合金刀具材料的研究现状，提出采用晶须 增韧补强、纳米复合强化技术制备高性能硬质合金 材料的研究发展思路。 收稿日期：２ＯＯ２年３月 ３
硬质合金脏化理论的研究
壬艺ｍ夸 Ｃｈｉｎａ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｒａｄｅ ２Ｑ霭 １月
硬质合金脏化理论的研究
颜杰史晶彬唐楷王议
（四川理工学院材料与化学工程学院）
摘要：论述了当前硬质合金的发展现状以及影响硬质合金产品质量的重要因素。重点阐述了目前国内外主要的硬质合金脏化理论和改善硬质
合金脏化的方法。同时根据其研究的方向阐述了硬质合金脏化理论的未来发展趋势，并对硬质合金的发展进行了客观的评价和展望。
关键词：硬质合金脏化产品质量
目前中国是世界硬质合金生产的第一大国 ，硬质合金产量已经
快速增长到１．５万吨，超过世界硬质合金产量的三分之一，全国市场
规模大于６Ｏ亿元。影响硬质合金产品质量的一个重要指标，是硬质合 金产品的脏化率㈨。脏化率越低硬质合金的质量越高，同时企业的收
益就越高。自硬质合金产品商业化生产以来，科学界以及硬质合金行
业的技术人员，对硬质合金产品脏化机理及解决方法进行了横向（广
度上）广泛的研究。目前已经发现了很多可能导致脏化的途径 ，同
时针对这些脏化原因，研究人员建立了许多能够有效降低脏化率的生
产工艺 】。 但是，对硬质合金产品脏化机理的纵向（深度上）研究仍有待加
强。经调查发现：在经过工艺改善的国内外硬质合金生产企业中，硬
质合金产品的脏化率并没有得到很好的改善。产品中发现孔洞体积几
十、上百倍于合金组元的情况仍然存在，大孔洞群的产生也偶有发生。 这种脏化情况直接导致硬质合金产品质量低下、性能欠佳、使用寿命
减短甚至导致废品的产生，给硬质合金生产及使用都带来了很大
影响。 因此，为了进一步提升硬质合金产品的质量、减少硬质合金生产
行业的经济损失、提升国内硬质合金行业的形象，对硬质合金产品脏
化机理的深入探究具有深远意义。
一、主要的硬质合金脏化理论
目前国内外对硬质合金脏化理论的横向研究已经取得了很大成效。
发现并得到证实的脏化机理主要有：
１．外界引入金属或者金属氧化物导致脏化 硬质合金的生产过程繁琐，在合金组元生产的过程中极有可能带
硬质合金晶粒度分级标准
硬质合金第２３卷
ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆＨｉｇｈＥｎｅｒｇｙＢａｌｌＭｉｌｌｉｎｇｏｎＰｏｒｅＲａｔｉｏｏｆＳｔｅｅｌＢｏｎｄｅｄＴｉｔａｎｉｕｍＣａｒｂｉｄｅＸｉｏｎｇＹｏｎｇｊｕｎＬｉＸｉｂｉｎＬｉｕＲｕｔｉｅＺｈａｏＦｕ＇ａｎ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）ＡＢＳＴＲＡＣＴＴｈｅＦｅ－３．０Ｃｒ－３．０Ｍｏ－０．５Ｃｕ－０．５Ｃ－３３ＴｉＣｍｉｘｅｄｐｏｗｄｅｒｓｗｅｒｅｐｒｅｐａｒｅｄｂｙｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｂａｌｌｍｉｌｌｉｎｇｉｎａｐｌａｎｅｔａｒｙｂａｌｌｍｉｌｌ，ｔｈｅｓｈａｐｅｏｆｍｉｘｅｄｐｏｗｄｅｒｓｆｏｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｌｌｉｎｇｔｉｍｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｐｏｒｅｒａｔｉｏｏｆａｌｌｏｙｗａｓａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ，ｔｈｅｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｚｅｏｆｐｏｗｄｅｒｓｄｅｃｒｅａｓｅｑｕｉｃｋｌｙａｎｄｔｈｅｒｅａｒｅｓｌｉｃｅｓｈａｐｅｓａｔｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｓｔａｇｅ．Ｗｉｔｈｍｉｌｌｉｎｇｔｉｍｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｔｈｅｓｌｉｃｅｓｈａｐｅｓｄｉｓａｐｐｅａｒａｎｄｉｒｒｅｇｕｌａｒｌｙｇｌｏｂａｌｓｈａｐｅｓｉｎｃｒｅａｓｅ．Ｗｉｔｈｍｉｌｌｉｎｇｔｉｍｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ，ｔｈｅｈｏｍｏｇｅｎｅｏｕｓｎｅｓｓｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｉｎ－ｃｒｅａｓｅ，ｔｈｅｐｏｒｅｒａｔｉｏｏｆａｌｌｏｙｄｅｃｒｅｓｅ．ＫＥＹＷＯＲＤＳｈｉｇｈｅｎｅｒｇｙｂａｌｌｍｉｌｌｉｎｇ，ＴｉＣ，ｔｈｅｓｔｅｅｌｂｏｎｄｅｄｃａｒｂｉｄｅ，ｐｏｒｅｒａｔｉｏ硬质合金晶粒度分级标准关于超细及纳米硬质合金的晶粒度问题，目前世界上还没有一个统一的标准，对其晶粒度范围说法不一。一般认为，晶粒度小于０．５μｍ（５００ｎｍ）的硬质合金定义为超细硬质合金，而晶粒度小于０．１μｍ（１００ｎｍ）的硬质合金定义为纳米硬质合金。但近年来，瑞典Ｓａｎｄｖｉｋ公司宣布把晶粒度为０．１μｍ（１００ｎｍ）￣０．３μｍ（３００ｎｍ）的硬质合金定义为纳米硬质合金，而把晶粒度为０．３μｍ（３００ｎｍ）￣０．５μｍ（５００ｎｍ）的硬质合金定义为超细硬质合金（见表１），而德国粉末冶金协会制定的以及ＩＳＯ／ＴＣ１９０技术委员会正在研究的硬质合金晶粒度分级标准（见表２）则把晶粒度小于０．２μｍ（２００ｎｍ）的硬质合金定义为纳米硬质合金，而把晶粒度为０．２μｍ（２００ｎｍ）￣０．５μｍ（５００ｎｍ）的硬质合金定义为超细硬质合金。!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!表１瑞典Ｓａｎｄｖｉｋ公司硬质合金晶粒度分级标准合金类别ＷＣ晶粒度，μｍ纳米（Ｎａｎｏ）０．１￣０．３超细（ＵｌｔｒａＦｉｎｅ）０．３￣０．５极细（ＥｘｔｒａＦｉｎｅ）０．５￣０．９细（Ｆｉｎｅ）１．０￣１．３中（Ｍｅｄｉｕｍ）１．４￣２．０合金类别ＷＣ晶粒度，μｍ中粗ＭｅｄｉｕｍＣｏａｒｓｅ２．１￣２．４粗（Ｃｏａｒｓｅ）３．５￣４．９极粗（ＥｘｔｒａＣｏａｒｓｅ）５．０￣７．９Ｓ－牌号（Ｓ－Ｇｒａｄｅｓ）８．０￣１４．０表２德国粉末冶金协会和ＩＳＯ／ＴＣ１９０技术委员会正在研究的硬质合金晶粒度分级标准合金类别ＷＣ晶粒度，μｍ纳米（Ｎａｎｏ）＜０．２超细（ＵｌｔｒａＦｉｎｅ）０．２￣０．５亚微（Ｓｕｂｍｉｃｒｏｎ）０．５￣０．８细（Ｆｉｎｅ）０．８￣１．３合金类别ＷＣ晶粒度，μｍ中Ｍｅｄｉｕｍ１．３￣２．５粗（Ｃｏａｒｓｅ）２．５￣６．０特粗（ＵｌｔｒａＣｏａｒｓｅ）＞６．０（湘子供稿）６８··
纳米硬质合金的ELID磨削
第３６卷第１２期
２００８年ｌ２月 东北林业大学学报
ＪＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＮＯＲＴＨＥＡＳＴ ＦＯＲＥＳＴＲＹ ＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ Ｖｏ１．３６ Ｎｏ．１２
Ｄｅｅ．２ｏ０８
纳米硬质合金的ＥＬＩＤ磨削
郐吉才 张飞虎
（哈尔滨工业大学，哈尔滨，１５０００１）
摘要利用ＥＬＩＤ磨削技术对纳米硬质合金的磨削性能进行了实验研究，并将纳米硬质合金的磨削性能和 普通硬质合金的磨削性能做了对比。分析了磨削工艺参数如磨削深度、工件进给速度对磨削性能的影响。研究结
果表明，在相同磨削条件下，纳米硬质合金磨削力高于普通硬质合金，磨削表面质量优于普通硬质合金。
关键词纳米材料；硬质合金；磨削力；表面质量；磨削
分类号ＴＧ５８０．６
ＥＬＩＤ Ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｏｆ Ｎａｎｏ Ｃｅｍｅｎｔｅｄ Ｃａｒｂｉｄｅ／Ｋｕａｉ Ｊｉｃａｉ．Ｚｈａｎｇ Ｆｅｉｈｕ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍｅｅｈａｎｉｃ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕ． ｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １５Ｏ００１，Ｐ．Ｒ．Ｃｈｉｎａ）／／Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ．一
２ｏｏ８．３６（１２）．一５７～５８
Ａｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｎｄｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｏｆ ｎａｎｏ—ｍｅｔｒｉｃ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ｂｙ ｍｅａｎｓ ｏｆ ＥＬＩＤ ｇｒｉｎｄ．
ｉｎｇ．Ｔｈｅ ｄｉｆｉｅｒｅｎｃｅ ｉｎ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ Ｗａｓ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎａｎｏ—ｍｅｔｒｉｃ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｃａｒｂｉｄｅ ａｎｄ ｃｏｍｍｏｎ ｃｅｍｅｎｔｅｄ ｅａｒ－
ｂｉｄｅ．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｓｕｃｈ ａｓ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｄｅｐｔｈ ａｎｄ ｗｏｒｋｐｉｅｃｅ ｆｅｅｄ ｒａｔｅ，ｏｎ ｇｒｉｎｄｉｎｇ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｗｅｒｅ ａｎａ—