纳米wc粉末与超细硬质合金制备过程中的表面吸附现象

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1、第23卷增刊V01．23Supplement硬质台金cEMENTEDcAR8n)￡2006年9月Sep．2006纳米WC粉末与超细硬质合金制备过程中的表面吸附现象刘刚1张立2杨贵彬1陈述3黄伯云2张传福4(1．崇义章源钨制品有限公司，崇义341300；2．中南本学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083；3．长沙矿冶研究院，长沙410012；4．中南大学冶金科学与工程学院，长沙410083)1前言摘要采用x射线衍射、扫描电镜以及能谱分析等分析手段研究了纳米WC粉末与超细硬质合金制备过程中的表面吸附现象。结果表明，在碳化与烧结过程中，由于炉内气氛中的杂质元素以及杂质元素与合金元

2、素之间的交互作用，在纳米WC粉末表面与WC—lOCo-O．35VC--0．45Cr3C：超细硬质合金烧结体表面形成了新的物相，使其表面性质发生变化。然而，合金烧结体表面新相的形成并未使合金的内部组织结构出现异常，合金组织结构均匀，WC晶粒结晶完整，平均晶粒度为200-300nm。关键词碳化钨粉纳米材料硬质合金表面吸附杂质行为组织结构超细、纳米硬质合金因具有高强度、高硬度、高耐磨性、高红硬性等性能，其应用领域正在不断扩大。目前，世界一些著名的硬质合金生产企业，如SandvikAB，WidiaValeniteGmbH，KennametalInc．，MitsubishiMateri

3、alsCorporation，ToshibaTungaloyCo．Ltd等，已能以工业规模生产合金晶粒度为0．2斗m左右的纳米硬质合金(按照Sandvik公司公布的硬质合金分类标准，合金晶粒度在0．1_0．3)xm、0．3-0．5斗m、0．5-0．9I,Lm的硬质合金分别属于纳米、超细与亚微硬质合金【11)。随着电子信息产业、汽车制造业及其相关行业的持续发展，估计亚微、超细、纳米硬质合金的国际市场需求量将会呈现稳步上升趋势缇3。。与传统硬质合金相比，纳米、超细硬质合金的制备过程存在许多特殊性问题。近年来由于一些现代分析手段与分析技术的不断改进，在超细、纳米硬质合金的基础研究方

4、面，尤其是WC晶粒长大抑制机理研究方面取得了突破性进展t3--oq。然而，如何提高和稳定其产品质量一直是硬质合金生产企业所特别关注的问题。研究结果表明，原料的高纯度是超细、纳米硬质合金高性能的前提条件之一n81。在实际生产过程中，由于批量较大，炉内气氛中的杂质元素对炉内产品质量的影响相对较小，因而难以引起重视。本文将介绍纳米WC粉末与超细硬质合金制备过程中的表面吸附现象，通过对这一现象的研究有利于其质量控制水平的提高。2实验方法2．1原料2．1．1W粉制备纳米WC粉用W粉由崇义章源钨制品有限公司提供。粉末的比表面积与比表面积平均粒度分别为9．01m2／g与34．5am，粉末中

5、杂质含量见表l。2．1．2石墨粉制备纳米WC粉用石墨粉由瑞士TIMCAL公司提供，型号为TIMREX(r)KS4，粉末的比表面积与比基金项目：国家自然科学基金资助项目(50574104)：湖南省自然科学基金资助项目(04JJ3084)作者简介：刘刚11960--)．男．1982年毕业于中南矿冶学院【现中南大学)粉末冶金专业．高级工程师．主要从事硬质台金生产技术及其管理工作．￥睾彩业学蒂业科蒂妇料蒂．{I材蒂鲈掌森·22·硬质合金第23卷0．00100．0022O．1000<0．ool0．180．00500．0032MgMnNaPbSiZnO0．0010O．0010O．0020

6、O．00100．00370．00100．70表面积平均粒度分别为26．0m2／g与106．8nm，粉末中杂质含量见表2。2．1．3WC粉制备超细硬质合金用WC粉由崇义章源钨制品有限公司提供。粉末的比表面积与比表面积平均粒度分别为2．71m2／g与141nm，粉末的碳含量与杂质含量见表3。2。1．4Co粉制备超细硬质合金用Co粉由UmicoreCanadaIne．生产。粉末的比表面积与比表面积平均粒度分别为2．64m2／g与255nm，粉末中杂质含量见表4。2．1．5VC与Cr3C2粉制备超细硬质合金用VC与Cr3C：粉由长沙伟晖高科技新材料有限公司生产。VC与Cr3C：粉末的

7、总碳含量分别为18．19wt％与13．26wt％，两者的氐均为1．45“m，粉末中杂质含量见表5。2．2实验过程2．2．1纳米WC粉末的制备采用作者近期开发的胶状碳包覆前驱体工艺f9l制备W+C混合料，将W+C混合料以松装状态装入石墨舟皿，在Mo丝炉中1000oC于H2气氛中碳化10小时。2．2．2超细硬质合金的制备采用作者近期开发的超细硬质合金制备新工艺【lq¨1制备合金，合金的基本成分为WC一10Co一0．35VC-0．45Cr3C2。压坯的相对密度为54％，无分层、裂纹等压制缺陷。合金的烧结在普通