硬质合金混合料的制备(课件)---.

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硬质合金混合料知识介绍

15
3.1 硬质合金混合料的用途
• 各粒度级别金相组织照片
亚微细 WC 0.8μm 晶粒0.8μm
细 WC 1.5μm 晶粒1.5μm
中 WC 2.5μm 晶粒2.5μm
粗 WC 4.0μm 晶粒3.2μm
粗 WC 6.0μm 晶粒3.5μm
粗 WC 10μm 晶粒4.0μm
超粗 WC 20μm 晶粒8.5μm31.1 钨资源及其应用领域
➢ 我国主要钨资源比较
4
1.1 钨资源及其应用领域
➢ 钨的消费结构
发达国家钨产品消费（左图）和我国钨产品消费（右图）比较
5
1.2 硬质合金的概念
➢ 定义：用粉末冶金法生产的由难熔金属化合物（硬质相）和粘结金属（粘结相）所构成的复合材料。难熔金属化合物通常指WC、TiC、Ta(Nb)C、 VC等，粘结金属通常指Co、Ni、Fe。 ➢ 硬质合金的基本特点：
Inspection Microstructure TRS Hardness Coercive force
Packing Weight Packing materials
Vacuum drying Temperature Pressure
硬质合金混合生产工艺流程
11
2.5 混合料及硬质合金显微组织
➢ 混合料形貌及显微形貌
×100
×10000
12
2.5 混合料及硬质合金显微组织
➢ WC-Co与WC-Co-TiC合金高倍金相组织
提纲
1. 钨及硬质合金 2. 混合料产品概述及生产流程 3. 混合料产品的用途
14
3.1 硬质合金混合料的用途
➢混合料是硬质合金的直接原料。混合料的不同配方，对应于不同的工业用途。如切削刀片、级进模、金属成型模具、石油天然气密封零件和流体控制零件、岩石破碎工具等。

硬质合金制备过程中的基本原理、烧结工艺及应用_图文PPT文档共51页

硬质合金制备过程中的基本原理、烧结工艺及应用_图文
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们就不再配享受自由了。—— 毕达哥拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的利益，而是为了公共斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话，那么法律作为一件无用之物自己就会消灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞罗
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特

硬质材料之硬质合金与硬质合金涂层PPT课件(18张)

• 记录的极高的碳化钛等级压入硬度值并不同时具有相应级别的抗磨损能力，大家认为明显缺乏硬度的碳化钨在此方面的性能超过碳化钛。而且，碳氮化合物、高级的含钽多元碳化物和涂敷的变体形式一般都能提供更好的全面切割性能。
其它刀具材料：
钢结硬质合金：
钢结硬质合金简称钢结合金，是一种新型工模具材料,它以碳化钨或碳化钛为硬质相，以钢为粘结相（其体积分数一般在５０％以上），针对不同的使用要求，可选用不同的钢种为基体，包括铬钼工具钢、高速钢、不锈钢和高锰钢。钢结硬质合金硬度既具有象硬质合金的高硬度、高强度、高耐磨性，又具有工具钢的可机械加工、热处理、锻造和焊接等特点，是介于硬质合金与工具钢之间的工具材料，适用于工具钢由于耐磨性不够，而硬质合金由于韧性不够和难加工成型而受到限制的场合。
• 硬质合金的硬度取决于硬化相含量和晶粒粒度，即硬化相含量越高、晶粒越细，则硬度也越大。硬质合金的韧性由粘结金属决定，粘结金属含量越高，抗弯强度越大。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃ 的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。
第四章硬质材料
第一节硬质合金第二节硬质合金涂层
硬质材料包括硬质合金，并包括组成硬质合金的碳化钨粉、碳化钽、碳化钒、碳化铬、碳化钛这些硬质粉末，以及金刚石（C）， PcD （多晶钻）, cBN （立方氮化硼）, 和 Si3N4 氮化硅。
PcD（多晶钻）是一种使用金刚石微粒和化学粘合剂混合之后，在高温高压环境下沉积为相干结构的人造材料。
可惜得是，碳化钛和TiC基固溶体非常脆而且不如碳化钨耐磨。因此尽可能地将TiC的含量保持在最低水平。
在极限配方中碳化物是不含钨的并且完全是基于TiC基础之上的，但一般的TiC成分不能超过18%。如果超过这个数值，碳化物变得过脆并且非常难于铜焊。

硬质合金-0536页PPT

美国Li Tungstun公司的钨粉分为5级，碳化钨粉分为6级(均按Fsss粒度)；欧洲钨公司的钨粉按Fsss粒度分为8级；日本东芝公司的钨粉也分为8级；
而东京钨公司则将钨粉分为10级。我国现在也研制了钨粉水力连续分级的技术和工艺，能按需要将工业钨粉分为 5-8个粒级，下限为0.5—2微米。
School of Materials Science and Engineering
三、改进或选用新的硬质相及粘结相
➢硬质相：常见的硬质相是碳化钨，但由于世界上钨资源短缺。发展了以TiC，TaC，Cr3C2
等敞硬质相的合金。此外还研究了添加不同量的ZrC。HfC、Cr3C2、VC、MO2C和 NbC等碳化物以细化合金组织的改善性能。其中较为有效的是HfC、TaC、VC，
其他碳化物来说，由于粘结金属对它们的润湿性能不佳，故未能取得大的进展。
(2) 扩散障壁作用。涂层能阻止工件材料扩散到工具材料中去，因而能减少刀具与工件之间的粘接，焊接和刀瘤的形成，减少月牙洼磨损。
( 3) 抗氧化作用。据试验，如在700℃的空气中加热10小时非涂层刀片的氧化速度比涂层刀片要快8-10陪。所以涂层刀片的抗氧化的抗化学磨损能力显著提高。
(4) 润滑作用。涂层刀片在切削时形成的Ti20 3润滑膜可以降低刀片与工件之间的摩擦系数，因为可降低切割力。据可乐满厂试验，切削力可降低10-25%；赛可厂试验，切削力可降低10～15%，切削温度可降低65℃（V切削=50米／分时)和115℃(V切削 =200米／分时)。
二、改善合金的组织结构
➢ 超细晶粒合金：碳化物晶粒度小于1μm，能同时具有较高的硬度和韧性。
➢非均质结构合金：非均匀结构合金是将二种不同成分或不同粒度的混合料混和在一起制成的在显

《硬质合金的烧结》课件

《硬质合金的烧结》PPT 课件
本课件将介绍硬质合金的烧结过程，包括烧结工艺控制要点、常见问题以及烧结后的性能和应用。让我们一起探索硬质合金的世界吧。
硬质合金
1 什么是硬质合金？
硬质合金，又称硬质合金钎焊，是一种由金属粉末和结合剂经过高温烧结而成的高硬度材料。
2 硬质合金的特点
具有高硬度、耐磨损、高强度、耐腐蚀等优良特性，广泛应用于切削、钻石工具、矿山钻石等领域。
硬质合金制成的齿轮具有高强度和耐磨损性，适用于高负荷的工业应用。
总结和展望
1 总结
硬质合金的烧结是一个关键的生产工序，影响着最终产品的性能和质量。
2 展望
随着科技的进步，烧结工艺将不断改进，使得硬质合金能够实现更广泛的应用和发展。
3 硬质合金的组成
硬质合金由主要成分的金属粉末和结合剂组成，结合剂常用的有钴、镍等金属。
硬质合金的烧结过程
1
模具制备
2
将原料放入预先设计的模具中，并
施加压力，使其形成所需形状。
3
冷却和处理
4
将烧结后的硬质合金材料进行冷却，并进行后续的处理工序，以提高其
性能。
原料制备
将金属粉末和结合剂按一定比例混合，形成硬质合金的原料。
烧结
将模具中的硬质合金原料放入高温炉中进行加热，使金属粉末与结合剂烧结成坚固的材料。
烧结工艺控制要点
热处理时间
控制加热时间，保证硬质合金材料具有一定的密度和强度。
烧结温度
选择适当的烧结温度，保证金属粉末和结合剂能够充分烧结。
烧结环境
烧结温度
烧结温度的升高可以促进金属粉末的烧结，但过高的温度会导致材料变形和开裂。
烧结压力

硬质合金的生产25页PPT

42、只有在人群中间，才能认识自己。——德国
43、重复别人所说的话，只需要教育；而要挑战别人所说的话，则需要头脑。—— 玛丽·佩蒂博恩·普尔
44、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬
45、自己的饭量自己知道。——苏联
硬质合金生产
11、战争满足了，或曾经满足过人的好斗的本能，但它同时还满足了人对掠夺，破坏以及残酷的纪律和专制力的欲望。 ——查·埃利奥特 12、不应把纪律仅仅看成教育的手段。纪律是教育过程的结果，首先是学生集体表现在一切生活领域—— 生产、日常生活、学校、文化等领域中努力的结果。— —马卡连柯(名言网)
13、遵守纪律的风气的培养，只有领导者本身在这方面以身作则才能收到成效。—— 马卡连柯 14、劳动者的组织性、纪律性、坚毅精神以及同全世界劳动者的团结一致，是取得最后胜利的保证。—— 列宁摘自名言网
15、机会是不守纪律的。——雨果
41、学问是异常珍贵的东西，从任何源泉吸收都不可耻。——阿卜·日·法拉兹

硬质合金混合与成形

汽油溶液1800毫升。
✓ 灰分问题：
• 橡胶汽油溶液
浓度（wt％)
4-4.5
灰分（wt％)
≤ 0.035
• 石蜡汽油溶液：基本无灰分
10-11 ≤0.07
13.5-14 ≤0.11
12
粒料的制备
料粒的制备主要包括掺胶(或掺蜡)和制粒两道主要工序掺胶(蜡)过程：掺和－干燥－擦筛
拌和机
电热干燥箱、蒸汽干燥柜
烧结后制品的强度、硬度及性能的同一性，皆取决于密度分布的均匀程度。此外，压坯密度分布不均匀，在烧结时，将使制品中产生很大的应力，从而导致收缩的不均匀、翘曲，甚至产生裂纹。影响压坯密度分布均匀性的因素中，压坯的侧正面积比、压制方式和摩擦系数是起决定性作用的。
提高坯件密度分布的方法：减小模壁摩擦；增大压制压力；双向压制工艺；运用浮模原理；减小坯件高度直径比；利用预压工艺。
三种基本压制方式
单向压制：单向压制时凹模和下凸模不动，由上凸模单向加压。此时，因摩擦力作用使得制品上下两端的密度不均匀。单向压制的优点是模具简单，操作方便，生产效率高。缺点是只适于压制高度较小的制品。
双向压制：双向压制时，凹模固定不动，上下凸模以大小相等方向相反的压力同时加压。这种压坯中间密度低，二端密度高而且相等。正如两个条件相同的单向压坯，从尾部连接起来一样。适于压制较长的制品。
1
硬质合金粉末的混合
相同化学组成的粉末的混合叫做和批。两种以上的化学组元相混合，叫做混合。混合的目的是使性能不同的组元形成均匀的混合物，以利压制和烧结时状态均匀一致。
混合好的硬质合金粉末通常需要过筛，以除去较大的夹杂和润滑剂的快状凝聚物。混好的粉末尽可能及时使用，否则应密封贮存起来，运输时应减少振动，防止混合料发生偏析。

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硬质合金混合料的制备
讲授：刘志芳
混合料制备
一、前言混合料制备是硬质合金生产的第一道工序，也是最重要的生产工序之一；混合料质量的好坏直接关系到硬质合金产品的内部材质与外观质量。
▪ 概念、混合料制备是将各种难熔金属的碳化物、粘结金属及少量的抑制剂等粉末，通过配料计算、湿磨、干燥等工序过程，制备成有准确成份、配料组分均匀分布、粒度一定的粒状混合物的生产工艺过程。
原料标准
一、钨、钴、碳技术条件 ▪ 钨粉技术条件
W≥99.8%、O≤0.40%、 Fsss粒度≤0.6μm（微米） ▪ 碳黑技术条件冶金级圆粒状 C总≥99.0%、水份≤0.30%、灰份≤0.20% ▪ 专用钴技术条件 Co≥98.8%、O≤0.50%、C总≤0.10% Fsss粒度≤1.0-1.5μm（微米）
▪ 模压成型剂相对简单一些，成熟一些，公开的程度也大一些。目前最常用的模压成型剂大致分为三大类，即橡胶、石蜡和 PEG（聚乙二醇）。
▪ 橡胶特性：优点是成型压力低，压坯强度高，可以用于复杂制品成型。缺点是杂质含量高，易老化，不适合喷雾干燥，不宜于真空脱除，通常残留碳量高达（0.2-0.3）％。目前只有一些中小型企业仍然还在使用橡胶成型剂用于生产中低档产品、以及用于形状复杂的产品。用作橡胶成型剂的橡胶有：丁钠橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶。
原料标准 ▪ 各类WC技术条件
1µ ：WC计算量： ≥％ C总：6.11-6.15％ C化合：≥6.07％粒ห้องสมุดไป่ตู้Fsss（µm）：1.0-1.5 O（%）： ≤0.15
2.5µ ：WC计算量： ≥99.8％ C总：6.10-6.13％ C化合：≥6.07％粒度Fsss（µm）：2.50-2.90 O（%）： ≤0.08
▪ 工艺材料主要有、研磨/湿磨介质、成型剂、接触材料、保护气体和催化剂等。
▪ 湿磨介质、酒精、丙酮、己烷等。湿磨介质用得最多的是酒精，它既适合经典橡胶工艺
也适合石蜡、或PEG工艺。它最大的优点是料浆粘度低，物料分散性好。酒精燃点较高，安全环保，回收方便。
▪ 成型剂：橡胶、石蜡、PEG等。 1、橡胶的优缺点和应用； 2、石蜡的优缺点和应用； 3、PEG（聚乙二醇）的优缺点和应用。
原料标准
▪ 各类WC技术条件 06µ ：WC计算量： ≥99.8％ C总：6.18-6.22％ C化合：≥6.06％ BET：1.80-2.30m2/g Cr3C2:0.66%±0.01% VC：0.35%±0.01% O：≤0.30%
08µ ：WC计算量： ≥99.8％ C总：6.12-6.16％ C化合：≥6.07％粒度Fsss：0.70-0.80µm Cr3C2:0.5%±0.01% O：≤0.20%
原料标准
二、其它硬质化合物技术条件
项目 TiCN TiC 4K40 4K32
Ti%
总碳%
N%
W%
Fsss
≥76.5 ≥7.8
13.2-13.6
-
1.5-4.5
≥78
≥19.3 ≤0.54
39.5±1. 5
▪ 钴粉、镍粉则是最重要的粘结金属。 ▪ C、W常用作硬质合金中碳平衡的添加剂， Cr3C2、 VC、TaC
则广泛用作硬质合金制造过程中抑制晶粒长大的添加剂。
工艺材料的定义与分类 ▪ 工艺材料、
指参与制造过程反应或存在于中间产品中，但不构成产品成分的物质和虽不直接参加反应但与制品直接接触且对产品质量产生重要影响的物质。
▪ 混合料制备中通常使用的难熔金属碳化物有WC、WC-TiC固溶体，粘结金属主要是Co，抑制晶粒长粗的添加剂有Cr3C2、 VC、TaC、NbC、TNC等。辅助工艺材料包括成型剂PEG（聚乙二醇）与石腊，湿磨介质通常采用酒精。
二、原料和工艺材料
▪ 主要内容、 1、概述 2、原料标准 3、工艺材料技术条件
▪ 石蜡特性：优点是既适于喷雾干燥，也适于一般混合器掺蜡制粒。石蜡是纯度最高的物质，易于脱除，残留碳非常低（0.1％以下），粒料不易老化。
▪ 缺点是混合料松装密度小，压缩比大，压制压力大，压坯强度低，复杂形状的产品难成型，混合料的压制性能受温度影响较大。
▪ PEG（聚乙二醇）特性：优点是溶于酒精和水（实际上溶于酒精也是溶于酒精中的水），特别适合于喷雾干燥。纯度高，易脱除，残留碳与石蜡相当，且成型性能好，压坯强度也高。其缺点是具有强的吸水性，对环境的温度和湿度要求高。
原料标准
▪ 普通钴技术条件 Co≥98.8%、O≤0.50%、C总≤0.10% Fsss粒度≤1.0-1.5μm（微米）
▪ 各类WC技术条件 04µ ：WC计算量： ≥99.8％ C总：6.30-6.35％ C化合：≥6.06％ BET：2.40-2.70m2/g Cr3C2:0.55%±0.01% VC：0.24%±0.01% O：≤0.35%
二、原料和工艺材料
▪ 原料和工艺材料概述 ▪ 原料、
是指其主要组成元素构成制品化学组分的物质。 ▪ 原料分类、根据其在硬质合金中的作用或存在形式可分为
硬质相化合物、粘结金属、改性组元和涂层材料四大类。
原料的定义与分类
▪ 硬质相化合物主要有、WC、TiC、TaC、NbC、TiN、HfC、（TiW）C、TiCN、（WTiTa）C、（WTiTA）（CN）等。
▪ 接触材料：烧结用舟皿、填料、舟皿涂料。 ▪ 保护性气体：氮气、氢气、氩气。
常用的成型剂类型
▪ 成型剂是硬质合金制造过程中最重要、研究最多的工艺材料。由于成型方法多、成型剂原理不同，要求不同，种类也很多。挤压成型剂、注射成型剂、粉浆浇注成型剂等文献资料报导不少，但主要是关于原理和特性方面的陈述，真实的成份和组份各个企业都把它视作商业机密，几乎没有公开的。
原料标准
▪ 各类WC技术条件 5µ ：WC计算量： ≥99.8％ C总：6.10-6.13％ C化合：≥6.07％粒度Fsss（µm）：4.90-5.40 O（%）： ≤0.08
12µ ：WC计算量： ≥99.8％ C总：6.07-6.10％ C化合：≥6.07％粒度Fsss（µm）：12.0-15.0 O（%）： ≤0.05