硬质合金烧结实验

硬质合金的烧结

一、实验目的

了解硬质合金烧结的基本知识及烧结特点

二、实验原理

烧结是指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态逐渐致密化，且机械强度大大提高的过程。在烧结过程中包括有机物的挥发、坯体内应力的消除、气孔率的减少；在烧结气氛作用下，粉末颗粒表面氧化物的还原、原子的扩散、粘性流动和塑性流动；烧结后期还可能出现二次再结晶过程和晶粒长大过程。

三、烧结方式及特点

真空烧结与低压烧结

真空烧结：在低于大气压力条件下进行的粉末烧结。主要用于烧结活性金属和难熔金属铍、钍、钛、锆、钽、铌等；烧结硬质合金、磁性合金、工具钢和不锈钢；以及烧结那些易于与氢、氮、一氧化碳等气体发生反应的化合物。

优点是：(1)减少了气氛中有害成分(水、氧、氮)对产品的不良影响。(2)对于不宜用还原性或惰性气体作保护气氛(如活性金属的烧结)，或容易出现脱碳、渗碳的材料均可用真空烧结。

(3)真空可改善液相对固相的润湿性，有利于收缩和改善合金的组织。

(4)真空烧结有助于硅、铝、镁、钙等杂质或其氧化物的排除，起到净化材料的作用。

(5)真空有利于排除吸附气体、孔隙中的残留气体以及反应气体产物，对促进烧结后期的收缩有明显作用。如真空烧结的硬质合金的孔隙度要明显低于在氢气中烧结的硬质合金。

(6)真空烧结温度比气体保护烧结的温度要低一些，如烧结硬质合金时烧结温度可降低100～150℃。这有利于降低能耗和防止晶粒长大。

不足是：(1)真空烧结时，常发生金属的挥发损失。如烧结硬质合金时出现钴的挥发损失。通过严格控制真空度，即使炉内压力不低于烧结金属组分的蒸气压，也可大大减少或避免金属的挥发损失。(2)真空烧结的另一个问题是含碳材料的脱碳。这主要发生在升温阶段，炉内残留气体中的氧、水分以及粉末内的氧化物等均可与碳化物中的化合碳或材料中的游离碳发生反应，生成一氧化碳随炉

气抽出。。含碳材料的脱碳可用增加粉末料中的含碳量以及控制真空度来解决。

低压烧结：低压烧结的“低压”是相对…热等静压‟的压力来说的，二者都是在等静压力下烧结，前者的压力约为5Mpa 左右，后者的压力高达70～100MPa 。

(1)低压烧结是在真空烧结和热等静压的基础上发展起来的，在烧结温度下，较低的压力同样可以消除合金内的孔隙，而且可以避免因高压而在合金中造成…钴池‟的缺陷。低压烧结使合金能获得比经热等静压处理的合金更好的综合性能。

(2)抑制Co 的挥发和合金脱碳（解决真空烧结的不足）

四、烧结制度

五、实验结果

1、样品的线收缩和体积收缩

2、样品的密度和相对密度 05010015020025030035040045050055002004006008001000120014001600 T e m p e r a t u r e (℃)Time (min)