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钨的复式碳化物

碳化物通常指金属或非金属与碳组成的二元化合物。如碳化钙(CaC2,俗称电石)、碳化铬(Cr4C3)、碳化钽(TaC)、碳化钒(VC)、碳化锆(ZrC)、碳化钨(WC)等,一般金属碳化物的熔点和硬度都很高。

复式碳化物就是物相组成中非一种碳化物,如(Ti, W, Ta)C。工业上指的钨的复式碳化物一般用做硬质合金的添加物,金属的选择上也以WC为主,根据用途不同辅以不同比例的TiC、TaC、NbC等以期改变硬质合金的性能。因为复合碳化物的高温硬度很好,所以能够提高刀具连续切削的寿命。根据复式碳化物所应用的领域,可以分为CK料、钽铌固溶体、金属陶瓷类复式碳化物。

碳化钨粉照片

硬质合金的高硬度、高强度、耐高温、耐磨损及 耐腐蚀等优异性能,在刀具制造中得到了越来越广泛的应用。WC晶粒达到超细晶粒阶段时,可以同时达到高强度和高硬度。但WC晶粒越小,表面活性能高,晶界密度越大,在烧结过程中,WC晶粒长大易出现晶粒粗化,影响硬质合金的综合性能。作为刀具材料,使用综合性能需要提高,晶粒长大也一直是超细硬质合金研发和生产考虑的重要因素。添加复式碳化物(W,Ti,Ta)C可以改善合金抗氧化性、硬度、耐磨性和热稳定性,提高抗磨损能力。合金中加入 Cr3C2和WC可起到细化晶粒的效果,且Cr3C2加入对合金的抗弯强度有利。在WC-Co合金中,粘结相Co能够吸收大量的能量而阻止裂纹扩展,Co含量对硬质合金的性能有重要的影响。复式碳化钨对合金形成的主要影响表现为:
(1)随着复式碳化物增加,合金的硬度增加,抗弯强度和矫顽磁力降低;而Co含量从6 %增加到8%,合金硬度和矫顽磁力降低,抗弯强度增加。
(2)在1390℃压力烧结下制备的超细硬质合金WC-6%Co-2%(W,Ti,Ta)C矫顽磁力为45.39kA•m-1,硬度为94.0HRA,抗弯强度为2 280 MPa;超细硬质合金WC-8 %Co-2%(W,Ti,Ta)C矫顽磁力为37.4kA•m-1,硬度为93.4HRA,抗弯强度为2670MPa;在此基础上添加少量 Cr3C2/VC,综合性 能有进一步提高,矫顽磁力为38.2 kA•m-1,硬度为93.6HRA,抗弯强度为2780MPa。
(3)WC-8%Co-2%(W,Ti,Ta)C-0.5%(Cr3C2/VC)的TEM像显示,合金晶粒尺寸在 200~300 nm之间,达到超细晶水平,Co相保留部分高温流动状态填充到WC 晶粒之间。
(4)通过微区能谱分析,发现抑制剂元素存在方式是溶解在粘结相Co中,抑制机理更符合溶解学说。

硬质合金球齿照片

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