摘要
超细WC粉末的制备及其烧结体的性能研究
作者简介：姓名：罗金华，性别：男，1981年10月出生，师从成都理工大学陈善华教授，2009年6月毕业于成都理工大学材料学专业，获得工学硕士学位。 摘要
WC平均晶粒度小于0.5 µｍ的硬质合金称为超细硬质合金。与传统的硬质合金相比，超细硬质合金具有高韧性、高耐磨性和高温强度，被广泛应用于切削工具、耐腐蚀工具、钻头、刀具、金属加工工具及耐磨部件等。超细钨粉和碳化钨是制造超细硬质合金的重要原料，其性能对超细硬质合金的性能有重要影响。因此研究超细W和WC粉的制备对超细硬质合金的发展具有重要的意义。本论文重点研究了超细W粉、WC粉末的制备。研究过程中采用了XRD法测定物相、BET测定粉末的表面积和粒度，用金相显微镜、扫描电镜（SEM）观测粉末和合金的微观形貌，用材料试验机和硬度计等测定了合金的力学性能。研究结果如下： 1、影响钨粉物理性能的主要因素有还原温度（包括还原时间）、通氢气量（包括氢气湿度）及料层厚度等。影响WC粉末性能的因素则包括原料和杂质及制备工艺等。其中，W粉的粒度、组成和碳化温度、时 间是主要因素。钨粉还原的最佳工艺为：还原温度700~800 ℃、时间为30 min、氢气流量40 m3/h。钨粉碳化的最佳工艺为：第一阶段1100~1200 ℃，保温30 min；第二阶段1300~1400 ℃，保温90 min。
2、碳含量、抑制剂种类及含量和烧结工艺对超细硬质合金的性能影响较大。碳含量为5.2 %、添加0.4 %wt VC-0.4 %wtCr3C2的抑制剂、并采用1360 ℃低压真空烧结时，合金的综合性能最佳。
3 、添加0.
4 %wt VC-0.4 % wtCr3C2的晶粒抑制剂，并在1360 ℃低压真空烧结下保温120分钟可以制备出晶粒度在0.4 µｍ、洛式硬度为HRA 93、抗弯强度TRS为3320 MPa、性能优异的超细硬质合金。
关键字：超细碳化物硬质合金真空低压烧结制备
成都理工大学硕士学位论文
A Study on Preparation of Ultra-fine WC Powders
and Properties of Sintered Body
Introduction of the author: Luo jinhua, male, was born in October, 1981, whose tutor was Professor Chen Shanhua. He graduated from Chengdu University of Technology in Material Science major and was granted the Master Degree in June, 2009.
Abstract
The average grain size of the ultra-fine cemented carbides is less than 0.5μm. Compared with the conventional cemented carbide, ultrafine cemented carbide with high toughness, high wear resistance and good high temperature strength, are widely used in cutting tools, corrosion-resistant tools, metalworking tools and wear-resistant parts etc. Ultrafine W and WC powders are the important raw materials for ultrafine cemented carbides. Their properties have an important impact on the performance of ultra-fine grain cemented carbide. In this thesis, the preparation of ultrafine powder of W, WC, and ultra-fine cemented carbide was studied. The phase was examined by XRD. The uniformity and microstructure of W and WC powders and the alloy were investigated by SEM and BET. Mechanaical properties were tested by material testing machine and hardness machine. The following results are obtained:
1. WC powder affected the performance of both raw materials and impurities, but also factor in proce
ss. The particle size, composition, carbonization temperature and carbonization time of W powder were the major factor influencing the properties of W powder. Through the test, the best reduction processing parameters of tungsten powder are determined to be reduction temperature of 700-800 ℃, 30 min, loading boat 800 g/boat, hydrogen flow rate 40 m3/h. The best carbonization processing parameters are determined to be carbonization temperature of the first stage of of 1100～1200 ℃, insulation time 30 min; carbonization temperature of the second phase 1300～1400 ℃, insulation time 90 min.
半导体模块2. The most proper processing parameters to obtain the best performance of the ultra-fine cemented carbides are 5.2 % carbon, use of grain inhibitors with the composition of 0.4 wt % VC - 0.4 wt % Cr3C2, sintering in 1360 ℃under low
Abstract
vacuum condition.
3. After sintering at 1360 ℃under low vacuum for 120 min, when grain inhibitors with the composition of 0.4 %wt VC-0.4 wt % Cr3C2 was used, the grain size of the ultra-fine carbides is 0.4μm and their mechanical properties are HRA 93 and TRS 3320 MPa.
Keywords: Ultrafine WC Cemented carbide Sintering of low pressure vacuum Preparatio
独创性声明
本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得成都理工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
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第1章引言
第1章引言
1.1前言
粉末冶金[1]是制取金属粉末，及采用成型和烧结工艺将金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）制成材料和制品的工艺技术。它是冶金和材料科学的一个分支学科。粉末冶金制品的应用范围十分广泛，从普通机械制造到精密仪器；从五金工具到大型机械；从电子工业到电机制造；从民用工业到军事工业；从一般技术到尖端高技术，均能见到粉末冶金工艺的身影。 粉末冶金发展历史：粉末冶金方法起源于公元前三千多年。制造铁的第一个方法实质上采用的就是粉末冶金方法。近代粉末冶金从1909年制造电灯钨丝开始，至今已有近百年的历史，其发展可大致分为四个阶段[2]。
塑木葡萄架
第一个阶段是克服难熔金属(如钨、铝等) 熔炼的困难，其重要的标志是1923年成功制造硬质合金。防盗报警装置
第二个阶段是二十世纪三十年代，成功地用粉末冶金制取了多孔含油轴承，随后发展到生产铁基机械零件，发挥了该工艺无切削、少切削的特点。
第三个阶段从20世纪40年代起至80年代，以欧洲开始生产铁粉作为标志，粉末冶金技术不断地向新材料、新工艺发展。40年代金属陶瓷、弥散强化材料出现，60至70年代粉末高速钢、粉末超合金及纤维强化复合材料也相继出现。
第四阶段从20世纪80年代至今，该阶段的特点是对于金属与金属、金属与非金属组合生产特殊性能材料的理论与应用研究更加深入，原有的工艺得到进一步改善，自动控制的粉末冶金设备大量出现，计算机技术的普遍采用使得粉末冶金零件的质量得到根本改观。金属粉末注射成形工艺迅速发展并广泛应用是其标志性成果。
历经千年的粉冶史，可见粉末冶金工艺的优点：
1、绝大多数难熔金属及其化合物、假合金、多孔材料只能用粉末冶金方法来制造。
2、由于粉末冶金方法能压制成最终尺寸的压坯，而不需要或很少需要随后的机械加工，故能大大节约金属，降低产品成本。用粉末冶金方法制造产品时，金属的损耗只有1-5%，而用一般熔铸方法生产
时，金属的损耗可能会达到80%。
3、由于粉末冶金工艺在材料生产过程中并不熔化材料，也就不会混入由坩埚和脱氧剂等带来的杂质，而烧结一般在真空和还原气氛中进行，不会被氧化，也不会给材料任何污染，故有可能制取高纯度的材料。
营业执照镜框
360历史4、粉末冶金法能保证材料成分配比的正确性和均匀性。
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