硬质合金的烧结.ppt

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溶解-再析出阶段
√固相在液相中具有一定溶解度的体系
化学位差异,化学位高的部位将发生优先溶解并在附近的液相中
形成浓度梯度
√发生固相原子等在液相中的扩散和宏观的马孪哥尼流动(溶质浓
度变化导致液体表面张力梯度,产生液相流动),在化学位低的
部位析出
化学位高的区域
√颗粒突起或尖角处,细颗粒;
发生细颗粒和颗粒尖角处的优先溶解
化学位较低的部位
颗粒的凹陷处和大颗粒表面
√溶解在液相中固相组分的原子在这些部位析出。
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烧结的微观过程
√沿颗粒晶界优先形成液相:晶界出现溶质原子的偏聚;
√原始颗粒间液相流动与颗粒重排,晶粒间分裂解体;
液相再分布和颗粒重排列
′致密化
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WCCo伪二元相图
+ wC
2030405060708090100
wC,%
图11-1W-C-Co系状态图沿CoWC线的垂直截面
√WC-Co为典型的液相烧结
·Co对WC完全润湿
烧结温度(1380~1490℃)高于WC和Co共晶温度,保温阶段始终存在液相;
·WC在Co中部分溶解,Co相在WC中不溶解。
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硬质合金烧结的几个阶段
√脱除成形剂及预烧阶段(<800℃):成形剂的脱除(挥发、裂解)
粉末表面氧化物还原;粘结金属粉末开始回复和再结晶,颗粒开始表面扩
敢,压块强度有所提高。
√固相烧结阶段(800℃~共晶温度):共晶温度是指缓慢升温时出现共
晶液相的温度。WCCo合金在平衡烧结时的共晶温度为1340℃。此时,扩
散速度增加,颗粒塑性流动加强,烧结体岀现明显收缩。
液相烧结阶段(共晶温度~烧结温度):出现液相后,烧结体收缩很
快完成,碳化物晶粒长大并形成骨架及合金的基本组织结构
冷却阶段(烧结温度~室温):合金的组织和黏结相成分随冷却条件
的不同而产生某些变化。冷却后,得到最终组织结构的合金
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WC-Co合金的平衡烧结过程篇
wC,%
WC-Co系状态图沿Co-WC线的垂直截面
当混合料纯度极高且达到理想的均匀程度且烧结时升温极其缓慢,则认为烧
结体处于平衡烧结状态
√升温过程:成分为的烧结体在1340℃时,固溶体成分达到a'点,烧结体
内开始出现共晶成分液相。同时,wC不断向固溶体中溶解。在共晶温度下保
持足够长的时间后,所有固溶体的成分都达到a'点并转变成d点成分的液相。
√冷却过程:从1400℃降温,液相中析出的WC量逐惭降低,其成分沿c线方
向变化。共晶温度时便发生共晶反应,由成分为的液相中同时析出点成分的固
溶体和WC二次晶体。在共晶反应完毕后,液相消失。固相转变阶段,随温度的
降低,从固溶体中析出多余的WC三次晶体
一合金的组织:未溶WC始+WC品+WC共品+WG三次,合金相组成是WC+Y相。Y相是
W和C在钻中的固溶体。
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WC+Co合金的不平衡烧结过程
√不平衡烧结:混合料很难达到理想的均匀程度,烧结结过程的升温
速度较快
不平衡烧结升温过程有如下特点
·由于热滞后现象,在共晶温度以上才会出现液相
在烧结体内各小区域里出现液相的时间是不同的
未经足够长的保温时间,烧结体各部位液相的成分是不同的
√冷却过程:由于烧结体内有大量的原始未溶WC可作为结晶中心,因而合金
的组织与平衡状态缓冷时差别不大
ˇ合金凝固组织:由于扩散过程较为困难,如果合金快冷,则γ固溶体中的
WC含量可能处于过饱和状态。此时,合金的组织可能是WC始+WC初品+WC共
品+V,合金的相组成仍然是WcC+Y
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实际的烧结过程
√WC+Co+C混合料的烧结特点
在1280~1300℃时可出现WC+γ+C三元共晶溶体,1320℃时还出现CoC二元共
晶溶体。与WC+Co系比较,此混合料出现液相的温度要低一些,当钴量相同时,液
相数量也要多一些。
·当系统中游离碳含量足够高时,在冷却过程中可能会出现三元共晶WC+γ+C,使
最终合金中出现石墨。然而,在碳量过剩不多时,合金仍然是WC+两相结构
ˇWC+Co+W2C混合料的烧结特点:
当混合料缺碳时,低温下先形成η相。(η相是三元化合物,Co(~
%),C(~%))。
由于WC+γ十η三元共晶温度较高(1370℃),在平衡条件下,烧结体出现液相的温度
较高。在不平衡条件下,则可能出现WC+二元共晶液相