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随着工业的迅速发展,人们对硬质合金的硬度和强度要求越来越高。普通硬质合金根本无法获得“双高”性能,超细和纳米硬质合金却可以同时保有高的硬度和强度,因此受到越来越多研究者的关注。
本文主要以WC-10Co硬质合金为研究对象,通过改变球磨时间、烧结温度和烧结方式来确定超细和纳米硬质合金的制备工艺。并且研究了WC晶粒度和Co层厚度与WC-10Co硬质合金性能之间的关系。
首先采用强化球磨法将0.5μm的WC粉球磨12~48小时,然后按成分加入Co粉球磨24h,球磨料处理后压制成矩形抗弯试样,在真空烧结炉中进行烧结。然后对烧结后的样品制作金相进行显微组织观察,并对其力学性能进行了测试。从而找出球磨时间与WC粉末粒度、晶粒度及烧结后WC晶粒度的关系,确定较佳的球磨时间为(48+24)h。
然后进行了烧结温度的研究实验。采用强化球磨法先将加有抑制剂的原始粒度为0.5μm的WC粉和Co粉球磨72小时。采用真空烧结,烧结温度分别为:1340℃、1360℃、1380℃、1400℃以及1420℃,保温时间均为30分钟。综合考虑合金的密度、晶粒度和力学性能,结果表明:1380℃是本试验比较合适的烧结温度。
还研究了烧结方式对硬质合金性能的影响。采用真空烧结和烧结-热等静压两种烧结方式进行烧结,对烧结好的样品进行物理机械性能测试,并采用金相显微镜和扫描电镜进行合金组织的观察和分析。通过实验研究我们发现:烧结-热等静压与真空烧结相比,可以减少合金孔隙,使合金的组织更加致密,从而也使合金的各项物理机械性能指标有所提高。
最后,研究合金WC晶粒度、Co层厚度与其机械性能的关系。我们取不同粒度的WC粉和Co粉,经球磨、压制后,采用烧结-热等静压烧结。然后对烧结后的样品制作金相进行显微组织观察,并对其力学性能进行了测试。最终发现:超细WC-10Co硬质合金的抗弯强度随WC晶粒度的变小而减小,当晶粒度继续变小时,其抗弯强度反而随WC晶粒度的变小而增大;在一定Co层厚度之上,抗弯强度随Co层厚度的减小而递减,当Co层厚度减小到一定程度后,抗弯强度随Co层厚度的递减而递增。WC-10Co硬质合金的硬度随着WC晶粒的增大而减小;在一定Co层厚度范围内,硬度随Co层厚度的增加而逐渐减小。当WC的晶粒度小到一定程度时,制备“双高”硬质合金是可能的。