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TiCN的添加对WC-Co硬质合金性能的影响

2018-06-22,,,

机械工程材料 2018年6期

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(岭南师范学院机电工程学院,湛江 524048)

0 引 言

WC-Co硬质合金以高硬度、高耐磨性、高熔点的WC为基体,WC质量分数达70%以上,以具有良好润湿性和高韧性的钴金属为黏结相,通过高温液相烧结而成。在液相烧结过程中,钴与WC硬质相的润湿性好,能实现WC的烧结致密化,得到力学性能优异的硬质合金[1]。目前,WC-Co硬质合金由于具有高的抗弯强度、抗压强度、硬度、冲击韧性和弹性模量,被广泛应用于钴井、采矿、切削、摩擦等领域[2-3]。然而,高温液相烧结也会导致WC晶粒发生异常长大,使硬质合金的力学性能恶化[4]。抑制WC晶粒异常长大的方法主要有两种:一是采用新型快速烧结工艺,缩短烧结时间[5-7];二是添加晶粒生长抑制剂(如VC、Cr3C2、Mo2C、Al2O3、ZrO2、Y2O3、TiCN、TiC等)[8-15]。相对而言,添加晶粒生长抑制剂的方法更简单易行;而在添加方法上,化学掺杂晶粒生长抑制剂对WC晶粒的细化作用比普通混合的更佳[16]。TiCN作为晶粒生长抑制剂可以阻碍WC晶粒的长大,同时烧结而成的TiCN硬质合金本身具有优越的综合性能[17],因此作者考虑通过掺杂TiCN来改善WC-Co硬质合金的性能。

目前,硬质合金中晶粒生长抑制剂的含量(质量分数)一般都小于1.0%,在TiCN含量方面可借鉴的研究结果较少,为此,作者采用粉末冶金+高温液相烧结法制备了TiCN质量分数分别为0,0.5%,1.0%,1.5%,2.0%的WC-Co硬质合金,研究了TiCN含量对该合金力学性能的影响。

1 试样制备与试验方法

1.1 试样制备

试验原料为WC粉,粒径不大于1 μm,纯度为99.9%;钴粉,粒径不大于2 μm,纯度为99.9%;TiCN粉,粒径不大于4 μm,纯度为99.9%。粉体原料均由长沙唯惜科技公司提供,WC、TiCN粉采用还原碳化法制备,钴粉采用氧化还原法制备。……

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