亞微米硬質合金制備過程中碳含量的控制研究.pdf

1、該研究采用甲烷和氫氣的混合氣體(CH<,4>/H<,2>)作為燒結氣氛,從熱力學上估算了關鍵技術參數(shù):溫度、氣體壓力和甲烷的臨界體積分數(shù),并在此基礎上進行工藝試驗.結果表明,在WC總碳相同、氣氛壓力一定時,甲烷濃度越大,燒結后樣品的碳含量越高,甲烷濃度較高時甚至可產生石墨相;樣品的厚度和補碳的時間對燒結后的碳含量也有較大影響.由于氣氛的干擾,氣氛燒結條件下影響合金碳含量的因素比常規(guī)真空燒結更多更復雜,因此該研究采用正交試驗方法,研究了補

2、碳時間、甲烷濃度、補碳溫度、WC總碳、燒結溫度、混合氣流量等六個因素,對燒結后的樣品的鈷磁、抗彎強度、矯頑磁力、硬度、密度的影響.研究結果表明:甲烷濃度在一定范圍內變動時,可使材料的碳含量在兩相區(qū)范圍內進行調整,可提高了材料的強度;為了使樣品與氣氛的碳交換達到平衡,至少需要2.5~3.5小時,達到平衡以后再增加補碳時間對提高材料的抗彎強度沒有明顯影響;在所有的影響因素中,WC總碳和燒結溫度是影響合金性能的最重要因素.工藝參數(shù)對材料微觀組

3、織影響的研究表明:一定的甲烷濃度對應著一個WC總碳值,當樣品的實際WC總碳高于此值時樣品產生脫碳反應,低于此值時產生增碳反應,且WC總碳越低,增碳趨勢越明顯.此外,通入氣氛時間越長、甲烷濃度越大、WC總碳越低,燒結后樣品晶粒長大就越明顯.特別是對于超細低鈷硬質合金,WC晶粒將通過燒結頸產生異常長大.基于燒結過程中碳擴散、燒結驅動力、燒結活化等動力學原理,該文對上述實驗結果給出了合理的理論解釋.通過上述研究,提出了燒結過程的優(yōu)化工藝參數(shù),