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' z3 {2 g+ q3 ?6 ^. U) N4 n' [1 ^ 硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物(WC、TiC)微米級(jí)粉末為主要成分,,以鈷(Co)或鎳(Ni),、鉬(Mo)為粘結(jié)劑,在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品,。
6 g% p% i0 W$ `$ K �,、鬊、ⅤB,、ⅥB族金屬的碳化物,、氮化物,、硼化物等,由于硬度和熔點(diǎn)特別高,,統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金,。下面以碳化物為重點(diǎn)來(lái)說(shuō)明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)用,。
5 i4 T8 m& C$ s4 p& S8 F0 @2 q �,、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(dāng)條件下,這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素,,直到達(dá)到飽和為止,。因此,它們的組成可以在一定范圍內(nèi)變動(dòng)(例如碳化鈦的組成就在TiC0.5~TiC之間變動(dòng)),,化學(xué)式不符合化合價(jià)規(guī)則,。當(dāng)溶解的碳含量超過(guò)某個(gè)極限時(shí)(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(shí)的間充固溶體叫做間充化合物。4 U. C* u9 e8 \- F1 G
金屬型碳化物,,尤其是ⅣB,、ⅤB、ⅥB族金屬碳化物的熔點(diǎn)都在3273K以上,,其中碳化鉿,、碳化鉭分別為4160K和4150K,是當(dāng)前所知道的物質(zhì)中熔點(diǎn)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(dāng)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?gòu)?qiáng),。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(shuō)這是碳化物的一大弱點(diǎn)。' f. y) c1 N8 L# Y7 S
除碳原子外,,氮原子,、硼原子也能進(jìn)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(dǎo)電、導(dǎo)熱,、熔點(diǎn)高,、硬度大,同時(shí)脆性也大,。
( ?9 ?) d$ y6 r) Z$ N, K6 P# X7 Y 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(jié)金屬,。/ ~+ V1 Z% g, K' r2 _
硬化相是元素周期表中過(guò)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(diǎn)都在2000℃以上,,有的甚至超過(guò)4000℃,。另外,過(guò)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(dāng)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,。
' I4 J% L9 h$ M: F* w0 M3 c+ b 粘結(jié)金屬一般是鐵族金屬,常用的是鈷和鎳,。* o7 u' V ^% m, V2 f
制造硬質(zhì)合金時(shí),,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(jìn)行配料,,加進(jìn)酒精或其他介質(zhì)在濕式球磨機(jī)中濕磨,使它們充分混合,、粉碎,,經(jīng)干燥、過(guò)篩后加入蠟或膠等一類的成型劑,,再經(jīng)過(guò)干燥,、過(guò)篩制得混合料,。然后,把混合料制粒,、壓型,,加熱到接近粘結(jié)金屬熔點(diǎn)(1300~1500℃)的時(shí)候,硬化相與粘結(jié)金屬便形成共晶合金,。經(jīng)過(guò)冷卻,,硬化相分布在粘結(jié)金屬組成的網(wǎng)格里,彼此緊密地聯(lián)系在一起,,形成一個(gè)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(xì),,則硬度也越大。硬質(zhì)合金的韌性由粘結(jié)金屬?zèng)Q定,,粘結(jié)金屬含量越高,,抗彎強(qiáng)度越大。
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