技术专题-第5页-长沙琅峰金属材料有限公司

关于YT类硬质合金如何选用复式碳化物（固溶体）的探讨
目前，国内生产YT类合金选用的复式碳化物主要有三种：3/7(4K24)、4/6(4K32)、5/5(4K40),其中4/6用量最大。但从合金结构、复式碳化物的溶解度和固溶度以及物质扩散的热力学等方面来考察，4/6的复式碳化物恰恰是最不适宜的，应当取谛。它是原设计人在 3/7和5/5之间的简单平均，没有从固溶体及合金整体结构上进行深入研究。首先，我们分析一下3/7的固溶体。该固溶体的主要特点是：在合金烧结温度下，WC在TiC中的溶解度是饱和的，因此，合金结构比较平稳，工艺容易控制。但本人在《技术研究》的《与合金厂家技术交流1》一文中已作论述，生产不同牌号的合金应选用变化的近似3:7, 不能一概为传统的TiC/WC=29/71。3/7固溶体适应于非高精端和控制手段非国际先进水平的合金生产厂家。但如果工艺控制和设备能力达到国际先进水平，则应选用5/5的固溶体甚至是超细颗粒的固溶体和其他合金生产原料。我们知道，5/5的固溶体属严重未饱和固溶体，它在合金生产过程中很容易形成“环状结构”。 “环状结构”的形成主要是由于该固溶体属严重未饱和型，而另配进去的WC在合金烧结过程中将不断向固溶体中溶解。由于合金烧结温度和时间都不能满足WC在固溶体中的完全溶解。因此，从内到外，TiC逐渐减少，而WC逐渐增多，以至于最外层为完全的WC（从理论上讲）。因此，合金金相就形成不同层次的颜色变化，看上去就像一个“环”。那么“环”的出现对合金是好还是坏呢？我认为控制好的话肯定就非常有益，控制不好就会起坏作用。也就是我前面提到的合金生产工艺以及原料选用属国际先进者可以，否则还不如用3/7的固溶体。为什么这样说呢？简而言之，一个“环”就是WC在TiC中的递度溶解，形成合金局部的不平衡。但只要控制好，它仍然是短程无序而长程有序。“环”的存在增加了合金的耐磨性，但同时也增加了合金的脆性。但由于“环”的外层为WC ，这样反而增强了钴对硬质相的湿润性。因此，合金因“环”变脆的状况得以缓冲和抵销。如果在混合料中还需添加Ta、Nb等成份较多时，就非得用5/5的固溶体，因钴对 Ta、Nb的湿润性很差，也就是说Ta、Nb必须与W、Ti固溶后才能被湿润，所以只有5/5的固溶体才能在合金烧结过程中最大限度的溶解Ta、Nb。这时采用3/7是最差的。总之，随着技术的进步和企业整体实力的增强，固溶体选材最终将选用细颗粒和超细颗粒的5/5及其他合金原料。
Ti（C，N）粉末微晶化程度和粉末粒度的影响
球磨后Ti（C，N）粉的粒度分布，是经过不同时间球磨后Ti（C，N）粉的TEM观察，是在不同球料比球磨后Ti（C，N）粉的TEM观察。粉末冶金法所用的粒子大小为lO-lOVm.用电子显微镜特别是用碳复型法观察微粒时，即可查明，通常所想像的一个粒子是由很多小粒组成。这种小粒称为原始粒子，并且几乎不可能将这种粒子完全分散开。因此，我们所测定的粒度一般不是原始粒子，而是其聚集体二次粒子的大小。　　随着球磨时间和球料比的增加，粉末的平均粒径减小，粉末得到细化。球磨后粉末颗粒外形越来越不规则。不论是粉末的粒径减小，还是其外形变得不规则，都使粉末的表面活性得到大大提高，从而为以后的烧结过程提供动力并使烧结变得容易进行，因而降低了烧结温度。试验和理论均表明，细晶粒材料的性能优于粗大晶粒材料，这是其原因之一。　　从随球磨时间和球料比的增加，粉末粒度不断减小。因为在球磨过程中，粉末颗粒在外力的作用下会发生塑性变形，并在其颗粒内部产生位错列，它具有进一步细化微粉颗粒，形成很多小相干散射畴的效应。这些畴就像小晶体（微晶）一样，并且彼此之间具有较大的位向差536，因此，可将这些具有较大位向差的小晶体称为碳化物相微晶化576.由位错引起的微粉颗粒微晶化和弹性畸变，可从X射线衍射谱线的增宽得到证实556，其微晶化程度可用"射线衍射谱线的增宽得到反映。为此，我们用M值来衡量微晶化程度，则有536粉末衍射峰的半高宽之差的绝对值；根据各试样的X射线衍射图和式（1）可得到干磨时微晶化程度随时间变化曲线、湿磨时微晶化程度随时间变化曲线、微晶化程度随球料比变化曲线，衍射峰的高度是随球磨时间的增加而减小，随球料比的增加而减小。分析认为：由于行星球磨是通过击碎和磨削等多方面作用的结果，经球磨后，在粉末颗粒中存在着微观内应力，并因粉末在球磨过程中变形引入大量位错和空位，在缺陷周围产生点阵畸变和应力场，它会造成非布拉格反射，形成漫散射，所以导致衍射峰下降。
钢结硬质合金
硬质合金虽然有很高的硬度、耐磨性和切削性能，但其冲击韧度很低，而且不能用锻造方法成形，也不能用切削的方法进行加工，使用范围有一定的局限性。钢结硬质合金也是用粉末冶金方法制备的高硬度材料，它与硬质合金的区别在于硬质相含量降低到50%以下，并且以钢为黏结剂，获得在钢的基体上均匀分布着大量细小合金碳化物颗粒的组织。钢结硬质合金可以锻造成形，便于制造不同形状的工具，而且锻造可以克服粉末冶金制品致密度不够高的缺点，改善了钢结硬质合金的力学性能。更多资讯请链接：u1p1f7.mnag.cn，请联系：sales@langfengmaterials.com
碳化锆合成方法-耐磨材料｜钢结合金｜钢结硬质合金
1.以氧化锫和木炭为原料。将两者混合，放入碳化炉的石墨坩埚中，在氢气气氛中加热至2400oC，使其反应后即制得碳化锆。也可用二氧化锆和炭黑充分混合，加压成型，在感应加的石墨坩埚中，同样在氢气气氛下加热至1800oC后，加入1%～2%的炭黑，再在真空中于1700～1900oC退火，即制得碳化锆。或者以氧化锆和金属镁为原料，将两者混合，装入可循环的反应器中，连续通入甲烷气，并升温至750oC然后用盐酸酸洗除去副产物，制得碳化锆。 2.辅助金属浴法。用钴为辅助金属，金属浴组成为锆和钴，按比例1∶6添加到石墨坩埚中，在上面覆盖石墨粉，以氢气作为保护气体在塔曼炉中加热，先在5min之内快速升温到1500℃，然后在15min之内升温到2000℃，保持该温度30min，再经2h冷却至室温。将反应的产物粉碎，用热的盐酸处理，使钴溶解除掉。过量的石墨用氢氟酸处理加以分离。 3.气相反应法。将四氯化锆的蒸气和烃(甲烷、苯等)的气体用氢气混合均匀后，通入直接通电加热到1700～2400℃的钨丝上，使其反应，就可析出碳化锆，其结晶形态随反应条件的不同而不同。 4.氧化锆还原法　以氧化锆和木炭为原料制备碳化锆，反应式如下。将78.8%的氧化锆（ＺｒＯ２）和21.2%的木炭充分混合，放入碳化炉的石墨坩埚中，在氢气气氛中加热至2400℃，使其反应后即制得碳化锆。 5.镁热还原法　以氧化锆和金属镁为原料制备碳化锆，反应式如下。将二氧化锆和活性金属镁按摩尔比1:2充分混合，装入可循环的反应器中，连续通入甲烷气，并控制升温速度20℃/min，升温至750℃，保温0.5h。然后用盐酸酸洗除去副产物，制得碳化锆微粉末。金属碳化物粉末系列产品：碳化锆粉末、碳化铪粉末、碳化钽粉末、碳化铌粉末、碳化钛粉末、碳化钒粉末、碳化铬粉末、碳化钼粉末、碳氮化钛粉末、复式碳化物粉末等。
碳化锆应用于纤维中的优势
纳米碳化锆应用于纤维，不同碳化锆和碳化硅微粉含量和添加方式对纤维近红外吸收性能有影响，当纤维中的碳化锆或碳化硅含量达到4%（重量）时，纤维的近红外线吸收性能最佳，将碳化锆和碳化硅添加在纤维的壳层中的近红外线吸收效果优于添加在芯层中的效果。研究了相变材料微胶囊和纳胶囊的制备工艺对胶囊结构和性能的影响，并通过添加过冷结晶防止剂的方法降低了微胶囊的过冷度。研究了采用相变材料微胶囊熔融纺丝和溶液纺丝工艺制备蓄热调温纤维的工艺、纤维结构和性能，分别制成了含有20％（重量）和30％（重量）相变材料微胶囊的纤维，这些纤维具有明显的热能吸收储存功能，加工成的纺织品具有温度调节功能。纳米碳化锆粉体填充于碳纤维中，大幅度提高碳纤维制品的耐磨性能、抗疲劳度、、耐高温性能和强度，已成功应用于中国航天科技集团公司第四研究院第四十三研究所的碳纤维产品上，为国防工业做出了贡献！既纳米碳化锆是一种新型碳碳复合功能材料的改性剂和添加剂。将碳化锆以一定比列添加与C/C复合材料中，可以显著提高复合材料的耐烧蚀性能，提高耐热等级，现广泛应用军事，航天领域。
纳米碳化锆的应用
纳米碳化锆应用于新型保温调温纺织品中，碳化锆具有高效吸收可见光反射红外线的特性。当它吸收占太阳光中95%的2μm以下的短波长能源后，通过热转换可将能源储存在材料中。它还具有反射超过2μm红外线波长的特性。而人体产生的红外线波长约10μm左右，当人们穿了含纳米碳化锆纺织衣时，人体红外线将不易向外散发。这说明碳化锆具有理想的吸热、蓄热的特性，可应用于新型保温调温纺织品中。更多资讯请链接：u1p1f7.mnag.cn，请联系：sales@langfengmaterials.com

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