抑制剂在硬质合金生产中的作用
发布日期:2015-07-21
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      硬质合金生产工业中,添加抑制剂能够有效阻止WC(碳化钨)晶粒在烧结过程中的长大,而消除WC晶粒的局部长大在于抑制剂的均匀分布。不同种类抑制剂的影响,常用的抑制剂有VC、Mo2C、Cr3C2、NBC、TaC、TiC,晶粒长大抑制剂的加入量一般以抑制剂在液态粘结相中达到饱和浓度为限,此时可得到最细的显微结构。
     目前所用的抑制剂一般会降低合金的韧性,不可多加。抑制剂在液态粘结相中的溶解度取决于该碳化物的化学稳定性,具有较低化学稳定性的碳化物在粘结相中表现出较高的饱和浓度。实践证明,控制WC晶粒长大抑制剂的抑制效果以VC 最好,其次是Cr3C2、NbC、TaC。
     美国Rutgers大学通过大量实验发现WC-9.8Co-0.8 Cr3C2-0.4VC 的超细硬质合金的性能比单独添加VC或Cr3C2要好。近年来,R. k. sakangi 等人研制出一种新的抑制剂(又称Master 合金)。他们把难熔金属碳化物(如VC、Cr3C2)加入到富Co 基体中形成的固溶体作为抑制剂。这种固溶体抑制剂能够使纳米WC晶粒得到有效控制,主要原因在于:
    1.抑制剂碳化物在纳米复合材料中分散极为均匀,从而保证了烧结时WC 晶粒长大得到更加有效的控制;
    2.加有抑制剂碳化物的富Co基体熔点降到1200 C 以下;
    3.可能在液相Co中形成了稳定的金属/非金属原子团,即W、V、Cr/C 原子团。这种原子团阻碍了W和C 原子从一个晶粒向另一个毗邻晶粒的液相迁移,从而进一步降低了WC 晶粒的长大速度。这一因素可能是决定性因素。以固溶体形式加入的合金各项性能指标较好,抗弯强度有较大的提高。
    抑制剂对合金的性能有显着的影响,添加量相同时,添加VC的合金比加Cr3C2的合金有更高的硬度,但抗弯强度则要低些;在加VC的合金中,WC晶粒更细,合金的硬度更高;加Cr3C2时,WC 颗粒较粗,由于Cr3C2固溶在粘结相中的相对含量增加,合金中粘结相的平均自由程增加,此时,合金有更高的断裂韧性。
     由于各种添加剂对合金性能的影响效果不同,通常考虑同时添加两种或多种抑制剂。一般来说,需要优良的综合性能的合金,可添加VC+ Cr3C2两种抑制剂。日本东芝公司研究的WC+0.6% Cr3C2+15%CO 合金,抗弯强度达到5000 MPa ;如果对合金的抗压强度、断裂韧性、抗蠕变性、抗氧化性和耐腐蚀性等性能有一定要求,添加(Ta/Nb)C 或Cr3C2对超细硬质合金有较好的效果。
     添加0.2%的Cr3C2硬质合金抗弯强度降低300MPa,添加量超过0.2%则合金的抗弯强度继续下降。VC含量较低(0.1%)时,合金的抗弯强度下降很小,合金的耐磨性有了明显的提高,随着VC 添加量的增加,耐磨性也随之提高,当添加量为0.4%时,磨损体积达到最小值,比未添加的硬质合金耐磨性提高了40%左右。

     硬质合金生产工艺每一个细节都会影响到合金性能,严格控制每一道生产工序,保障硬质合金产品的最佳使用性能是合金生产厂家最基本的责任和义务。

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