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超细硬质合金粉体成形
发布日期:2013-11-07
作者:株洲三鑫

科学技术的日新月异,高性能纳米及超细硬质合金成为硬质合金工业生产全新的技术突破方向,超细硬质合金粉体成形前的准备是非常重要的。

随着碳化钨WC粉末粒度的减小,超细晶粒硬质合金混合料粉末的成形性能急剧下降,主要表现在:成形密度低,密度分布不均匀,分层压力低,通常小于90MPa,压坯在烧结过程种收缩率过大,收缩不均匀,残留孔隙度高,且WC晶粒出现不均匀长大等,这些都制约着超细硬质合金的应用和发展。

纳米硬质合金粉末压制成形时,压坯的孔隙体积分布曲线具有多峰分布的特征。这种特征往往是由于一次颗粒的硬团聚造成的。纳米及超细粉末的团聚状态不仅于粉末本身的特性有关,而且在很大程度上决定于粉末的制作过程。粉末颗粒之间以一定作用力结合形成的团聚体一般分为两种:一种为软团聚体,由颗粒间的静电引力、范德华力、毛细管力等弱小的力使粉末颗粒聚集在一起。这种团聚易于通过化学或机械作用来消除。一种为硬团聚,团聚体内除了颗粒之间的范德华力和静电引力外,还存在化学键的作用,这种团聚具有一定的力学强度,较难通过机械力使之成为一次颗粒或单分散体。

如制备过程的温度较高,颗粒可能被烧结在一起而形成硬团聚,制备过程温度较低则可能生成软团聚。颗粒间形成的软团聚,一般对成形的影响较小,而在还原碳化过程种由于高温作用通过烧结颈“桥接”在一起的硬团聚,对成形性的影响较大。在团粒内部形成大量的孔隙,于通常的成形压力(150~200MPa)下,这种桥接团粒不会被粉碎,颗粒也不能自由地充填到孔隙中去。

为了改善纳米及超细硬质合金粉体成形性能,应对其中含有的通过烧结颈桥接在一起的硬团粒进行粉碎。这类硬团粒粉碎可采用滚动、高速搅拌球磨,高速剪切粉碎等方法。其中剪切粉碎的效果最佳,其次为搅拌球磨。由于超细粉末具有大的比表面积和表面能,在粉末破碎过程中很容易再次发生团聚,降低破碎混乱效果。为了获得分散性良好的粉体,可加入分散介质,粉末破碎时产生的新鲜颗粒表面反应被分散介质湿润,以降低表面能。

超细粉体在液相中的分散过程包括以下3个步骤:

1.超细颗粒在液相中的湿润

2.团聚体在机械力作用下被分散,形成独立的原生粒子或较小的团聚体

3.是原生粒子或较小的团聚体稳定,阻止其再生团聚

对于超细硬质合金粉体而言,单纯采用机械分散的方法难以获得分散性良好的超细粉体,添加化学分散剂是必需的。采用适当的粉碎方法可以明显改善纳米及超细硬质合金粉体成形性能,将压坯的相对密度由30%左右提高到60%以上。做好这些准备,超细硬质合金粉体成形就可以开始了!


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