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[等离子] 放电等离子烧结纳米硬质合金的研究

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3373843 发表于 2012-12-21 15:34:32 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题
硬质合金是由难熔金属化合物和粘结金属所构成的组合材料,它是用粉末冶金的方法来生产的,即通过粉末制备、成形和高温烧结制得所需要的成品。其中,烧结是硬质合金成形坯合金化和致密化的过程,是影响硬质合金质量的最关键工序之一。自从硬质合金产品问世以来,烧结技术一直成为硬质合金研究的重点。
  传统的硬质合金烧结是在保护气氛炉或真空炉中加热到液相出现的温度下进行。这种烧结方法是依靠发热体将热能通过对流、传导或辐射方式传递至烧结体,使其达到某一温度,热量从外向内传递,烧结时间也较长,很难得到细晶粒,因为细粉在长时间烧结过程中会长大。为防止烧结中晶粒长大,一般在配料中加入少量晶粒长大抑制剂,这使得工艺复杂化、并有可能降低产品的强度。更先进一点的加压烧结法,虽然降低了烧结温度和缩短了烧结时间,但也必须在液相出现的温度下进行,所以仍然难免会发生硬质相晶粒的长大,可见要制得纳米硬质合金必须寻找新的烧结方法,即采用一种低温快速的烧结方法。
  放电等离子烧结(SparkPlasmaSintering,简称SPS)是近十年来发展起来的一种新型烧结技术,它同常规加热方式完全不同。放电等离子烧结是一种快速烧结新工艺,它是利用脉冲能、放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场来实现烧结过程,通过瞬时产生的放电等离子使被烧结体内部每个颗粒产生均匀的自发发热并使颗粒表面活化,由于升温、降温速率快,保温时间短,抑制了颗粒的生长,同时也缩短了制备周期,节约了能源。
  目前,放电等离子烧结材料品种主要是梯度功能材料(FGM)、金属基复合材料(MMC)、纤维增强复合材料(FRC)、多孔材料和高致密、细晶粒陶瓷及复合陶瓷等。将该项技术用于硬质合金的研究国内还未见报道,而日本在这方面已经有较多的研究,并且已经能工业化批量生产,其产品具有非常优异的性能。本文利用放电等离子烧结这种新的烧结技术,研究了放电等离子烧结WC-Co细晶硬质合金的工艺特点及性能,用这种新的烧结工艺制取真正意义的纳米硬质合金。
  放电等离子烧结工艺能够实现快速、低温、高效烧结,是通过脉冲电流对样品加热,使样品很快烧结致密。一般认为SPS可能存在以下几种致密化途径

放电等离子烧结纳米硬质合金的研究

放电等离子烧结纳米硬质合金的研究
1)晶粒间的放电(尤其是在烧结初期),瞬时会产生局部高温,在晶粒表面引起蒸发和熔化,并在颗粒接触点形成“颈部”,从而直接促进了致密化的过程;(2)在脉冲电流的作用下,晶粒表面容易活化,各种扩散作用都得到加强,从而促进了致密化的过程。放电等离子烧结体内每个颗粒均匀地自身发热使颗粒表面活化,因而具有很高的热效率,可在相当短的时间内使烧结体致密。目前,SPS的烧结机理仍在进一步的研究之中。
  用SPS烧结纳米硬质合金,既达到了真空烧结后进行所取得的效果,还能克服常规真空烧结处理后易于出现的“钴池”,“粗晶”等组织缺陷。与真空烧结工艺相比,可以减少合金内部孔隙,对硬度性能指标有显著提高。因此,SPS烧结工艺有极大的推广应用价值。具体结论如下:来自:25hb.com
  (1)利用SPS快速烧结技术,成功的制备出完整、致密的WC-Co纳米硬质合金,在烧结温度为1150℃、保温5min条件下,就可达完全致密。来自:25hb.com
  (2)放电等离子烧结纳米WC-Co硬质合金在降低烧结温度的同时,可大幅度缩短烧结时间,从而大大降低了WC晶粒在烧结中的长大,而且实现高效节能。

精彩评论1

zhuyumu 发表于 2015-9-29 19:52:02 | 显示全部楼层
谢谢分享了!
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