6 s- Q" X4 l/ K3 u% p5 ^ 硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC,、TiC)微米級粉末為主要成分,,以鈷(Co)或鎳(Ni)、鉬(Mo)為粘結劑,,在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成的粉末冶金制品,。 q3 p# o8 W- f. Z& y
ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、氮化物,、硼化物等,由于硬度和熔點特別高,,統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金,。下面以碳化物為重點來說明硬質(zhì)含金的結構、特征和應用,。
: Y5 Y9 \8 [' z1 s! b �,、鬉、ⅤA,、ⅥA族金屬與碳形成的金屬型碳化物中,,由于碳原子半徑小,能填充于金屬品格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式,,形成間隙固溶體,。在適當條件下,這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素,,直到達到飽和為止,。因此,它們的組成可以在一定范圍內(nèi)變動(例如碳化鈦的組成就在TiC0.5~TiC之間變動),,化學式不符合化合價規(guī)則,。當溶解的碳含量超過某個極限時(例如碳化鈦中Ti︰C=1︰1),晶格型式將發(fā)生變化,,使原金屬晶格轉(zhuǎn)變成另一種形式的金屬晶格,,這時的間充固溶體叫做間充化合物。
, F7 g- E) T6 l ~" E2 j 金屬型碳化物,,尤其是ⅣB,、ⅤB、ⅥB族金屬碳化物的熔點都在3273K以上,,其中碳化鉿,、碳化鉭分別為4160K和4150K,是當前所知道的物質(zhì)中熔點最高的,。大多數(shù)碳化物的硬度很大,,它們的顯微硬度大于1800kg·mm2(顯微硬度是硬度表示方法之一,多用于硬質(zhì)合金和硬質(zhì)化合物,,顯微硬度1800kg·mm2相當于莫氏一金剛石一硬度9),。許多碳化物高溫下不易分解,抗氧化能力比其組分金屬強,。碳化鈦在所有碳化物中熱穩(wěn)定性最好,,是一種非常重要的金屬型碳化物。然而,,在氧化氣氛中,,所有碳化物高溫下都容易被氧化,可以說這是碳化物的一大弱點,。$ B4 k) K! u6 U. F5 ^' Y9 X+ Z- f
除碳原子外,,氮原子、硼原子也能進入金屬晶格的空隙中,,形成間充固溶體,。它們與間充型碳化物的性質(zhì)相似,能導電,、導熱,、熔點高、硬度大,,同時脆性也大,。
+ M; l' h* J; G3 Z! g 硬質(zhì)合金的基體由兩部分組成:一部分是硬化相;另一部分是粘結金屬,。& W* E/ U' \$ b( T1 w/ m7 | j2 w; l
硬化相是元素周期表中過渡金屬的碳化物,,如碳化鎢、碳化鈦,、碳化鉭,,它們的硬度很高,熔點都在2000℃以上,有的甚至超過4000℃,。另外,,過渡金屬的氮化物、硼化物,、硅化物也有類似的特性,,也可以充當硬質(zhì)合金中的硬化相。硬化相的存在決定了合金具有極高硬度和耐磨性,。
" x. m0 c$ S* l 粘結金屬一般是鐵族金屬,,常用的是鈷和鎳。' C* I3 [* q. u# t7 ~& ^
制造硬質(zhì)合金時,,選用的原料粉末粒度在1~2微米之間,,且純度很高。原料按規(guī)定組成比例進行配料,,加進酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機中濕磨,,使它們充分混合、粉碎,,經(jīng)干燥,、過篩后加入蠟或膠等一類的成型劑,再經(jīng)過干燥,、過篩制得混合料,。然后,把混合料制粒,、壓型,,加熱到接近粘結金屬熔點(1300~1500℃)的時候,硬化相與粘結金屬便形成共晶合金,。經(jīng)過冷卻,,硬化相分布在粘結金屬組成的網(wǎng)格里,彼此緊密地聯(lián)系在一起,,形成一個牢固的整體,。硬質(zhì)合金的硬度取決于硬化相含量和晶粒粒度,即硬化相含量越高,、晶粒越細,,則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結金屬決定,,粘結金屬含量越高,,抗彎強度越大。
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