超高温雾化制备球形铸造碳化钨粉末形貌控制及性能研究
球形碳化钨粉末的超高温雾化制备技术及机理研究的开题报告
球形碳化钨粉末的超高温雾化制备技术及机理研究的开题报告一、课题研究背景碳化钨是一种重要的工程陶瓷材料，具有高硬度、高耐磨、高氧化稳定性、高熔点和高强度等优良性能。
因此，它在工业上广泛应用于磨料、切削工具、高温耐腐蚀零件等领域。
近年来，随着航空航天、火箭发动机等高端制造领域的发展，要求碳化钨材料更加高温、高强、高稳定等性能，但现有的合成工艺难以满足此类材料的制备需要。
因此，探索新的碳化钨制备工艺，对提高碳化钨的制备效率和生产质量，进一步推动高端制造领域的发展具有重要意义。
二、研究目的和意义本次研究旨在探索一种新的超高温雾化制备碳化钨粉末的方法，并研究其制备机理。
具体来说，将尝试采用超高功率激光辐射加热原料粉末后通过气体喷雾冷却、凝固成球形粉末的方法制备碳化钨粉末。
此外，将研究气体流动条件、辐射功率、喷嘴温度等因素对粉末形貌、粒度、物理性能的影响，并探索制备碳化钨粉末的机理。
该研究对于提高碳化钨制备效率和生产质量，推动高端制造领域的发展具有重要意义，并对于相关材料的研究和应用有较大的参考意义。
三、研究内容和方法本次研究主要分为以下几个内容：1. 研究超高温雾化制备碳化钨粉末的原理和机理。
2. 设计和制备超高功率激光加热和气体喷雾冷却实验装置，进行碳化钨粉末的制备实验。
3. 研究激光辐射功率、喷嘴温度、气体流动条件等制备参数对粉末形貌、粒度、物理性能的影响。
4. 材料表征和分析，包括X射线衍射谱分析、扫描电镜观察、差热分析、热重分析等手段对制备的碳化钨粉末进行表征和分析。
5. 现有制备工艺的优化和改进。
研究方法主要包括理论分析、数值模拟、实验设计、材料测试和分析等多种手段。
四、预期结果和成果预计通过本次研究可以成功地制备出球形碳化钨粉末，并掌握其制备的原理和机理。
同时，可以研究不同参数对粉末性能的影响，并给出合理的参数范围。
最终，可以为碳化钨材料的高端制备提供新的思路和方法，并且预期可以发表相关的学术论文和专利申请。
球形钨粉的制备及粉末特性研究
球形钨粉的制备及粉末特性研究张莹莹;刘国辉;周武平;熊宁;王广达【摘要】以团聚严重、不规则形状的还原钨粉为原料,经过球磨处理后,采用射频等离子体球化技术制备球形钨粉.在射频等离子体球化过程中,研究原料粉末形态对球化结果的影响.采用扫描电子显微镜、激光粒度分析仪和BT-100粉体综合特性测试仪对球磨和球化处理前后粉末的形貌、粒度、松装密度和振实密度进行测试和分析.结果表明:球磨处理后,钨粉颗粒分散状态良好,粒径明显降低,粒度分布明显变窄;经过球化处理后,钨粉颗粒呈规则球形,表面光滑,松装密度和振实密度得到明显提高.【期刊名称】《中国钨业》【年(卷),期】2019(034)002【总页数】7页(P43-49)【关键词】球磨;射频等离子体;球形钨粉;粉末形貌【作者】张莹莹;刘国辉;周武平;熊宁;王广达【作者单位】安泰天龙钨钼科技有限公司,北京 100094;北京市难熔金属材料工程技术研究中心,北京 100094;安泰天龙钨钼科技有限公司,北京 100094;北京市难熔金属材料工程技术研究中心,北京 100094;安泰科技股份有限公司,北京 100081;北京市难熔金属材料工程技术研究中心,北京 100094;安泰科技股份有限公司,北京100081;北京市难熔金属材料工程技术研究中心,北京 100094;安泰科技股份有限公司,北京 100081;北京市难熔金属材料工程技术研究中心,北京 100094【正文语种】中文【中图分类】TF123.720 引言金属钨是稀有的难熔（熔点为3 655 K）金属，钨及其合金具有高硬度、低热膨胀系数及优良的耐热耐腐蚀性等优异性能，广泛应用于航空航天、电子和医疗行业等诸多领域[1-3]。
钨粉作为钨制品的原材料，其形貌、粒度、粒度分布、比表面积、松装密度和振实密度等性能在很大程度上影响着钨制品的性能。
传统制备粉末的方法包括机械破碎法和物理化学法，制备的粉末大多为形貌不规则颗粒，流动性较差，不能满足先进材料制备技术对高性能粉末的要求。
球型碳化钨粉末
球型碳化钨粉末
球型碳化钨粉末是一种高性能的金属陶瓷材料，也是目前最先进的纳米材料之一。
球型碳化钨粉末的化学式为WC，其颗粒大小在数十纳米至数百纳米之间，具有较小的颗粒尺寸、高比表面积、颗粒形状规则等优点。
因此，在诸如切削刃口、磨损耐热等方面具有出色的耐磨性、耐氧化性和耐高温性能，有着广泛的应用前景和研究价值。
球型碳化钨粉末的制备方法主要有物理法和化学法两种。
物理法包括等离子喷射法、溅射法、电弧放电法等；化学法包括共沉淀法、气相合成法等。
其中，气相合成法通过将金属钨粉末与甲烷气体在高温下反应，得到球形颗粒的碳化钨粉末，是制备球型碳化钨粉末的主要方法。
球型碳化钨粉末具有独特的性能和优点，主要体现在以下几个方面：
1、高硬度和耐磨性：球型碳化钨粉末具有超高硬度和较好的耐磨性能，可用于制作切削工具、高速钻头、磨料工具等。
3、高化学稳定性：球型碳化钨粉末对大多数化学物质都具有很高的抵抗力，不会被强酸、强碱等腐蚀，可用于制作管道阀门等化工装备。
4、高机械强度：球型碳化钨粉末在高强度的机械作用下仍能保持稳定的性能，可用于制作高强度机械零件和轻量化高强度复合材料。
除了上述有关球型碳化钨粉末的性质和优点外，它还适用于许多行业领域，如航空、航天、汽车、机械、化工、电子等。
球型碳化钨粉末的颗粒尺寸小，比表面积大，具有良好的分散性和流动性，可用于生产各种复合材料、聚合物、涂料等。
此外，球型碳化钨粉末也在金属陶瓷材料、人造钻石、涂层、催化剂等领域有广泛应用。
碳化钨圆球
碳化钨圆球
【实用版】
目录
1.碳化钨圆球的定义和特点
2.碳化钨圆球的应用领域
3.碳化钨圆球的生产工艺
4.碳化钨圆球的市场前景
正文
碳化钨圆球是一种由碳化钨粉末和金属粉末混合压制而成的球形产品，具有高硬度、高耐磨性和高耐高温性能等特点。
作为一种重要的钨合金材料，碳化钨圆球在工业生产中具有广泛的应用。
首先，碳化钨圆球被广泛应用于切削刀具、冲头和模具等领域。
由于碳化钨具有高硬度和耐磨性，因此用碳化钨圆球制造的刀具和模具在加工过程中具有更长的使用寿命和更高的加工效率。
此外，碳化钨圆球还可用于石油钻探、矿山开采等高温高压环境，因为在这些环境下，碳化钨圆球具有出色的耐高温和抗磨损性能。
其次，碳化钨圆球的生产工艺主要包括混合、压制、烧结和研磨等步骤。
在生产过程中，需要严格控制碳化钨粉末和金属粉末的比例，以及烧结过程中的温度和时间，以确保碳化钨圆球的质量和性能。
随着工业生产的发展和技术进步，碳化钨圆球的市场需求不断增加。
在未来，碳化钨圆球市场前景看好，尤其是在航空航天、军工、新材料等领域。
我国作为世界上最大的钨资源国，具有丰富的钨矿资源和完善的钨加工产业体系，为碳化钨圆球的生产和应用提供了有力保障。
总之，碳化钨圆球作为一种重要的钨合金材料，具有广泛的应用领域和良好的市场前景。
球形碳化钨粉末
球形碳化钨粉末球形碳化钨粉末是一种具有广泛应用前景的新材料。
它以球形的形态存在，由碳化钨粉末制成，具有许多独特的特性和优点。
球形碳化钨粉末具有优异的力学性能。
由于其球形结构，粉末粒径均匀，颗粒间的结合力较强，能够提供较高的抗压强度和硬度。
因此，球形碳化钨粉末广泛应用于金属切削工具、高温合金、硬质合金等领域，能够显著改善材料的耐磨性和切削性能。
球形碳化钨粉末具有良好的热稳定性和高温性能。
碳化钨是一种高熔点材料，具有优异的热稳定性和高温抗氧化性能。
球形碳化钨粉末在高温环境中能够保持稳定的化学性质和机械性能，不易发生变形和烧结，因此被广泛应用于高温合金、耐火材料等领域。
球形碳化钨粉末还具有优异的导电性和热导性。
碳化钨是一种优良的导电材料，球形碳化钨粉末的导电性能优于传统的钨粉末。
同时，由于其球形结构，粉末颗粒之间的接触面积减小，热传导路径变长，使得球形碳化钨粉末具有较高的热导率。
因此，球形碳化钨粉末被广泛应用于电子器件、导热材料等领域。
球形碳化钨粉末还具有较好的分散性和可加工性。
由于其球形结构和均匀的粒径分布，球形碳化钨粉末易于分散在基体材料中，并能够提供均匀的强化效果。
同时，球形碳化钨粉末具有良好的可塑性和可加工性，可以通过压制、注射成型等工艺制备成各种形状和尺寸的制品，满足不同应用领域的需求。
球形碳化钨粉末是一种具有广泛应用前景的新材料。
它具有优异的力学性能、热稳定性、导电性和热导性，同时具有良好的分散性和可加工性。
这些特性使得球形碳化钨粉末在金属切削工具、高温合金、电子器件等领域具有重要的应用价值。
未来，随着材料科学技术的不断发展，相信球形碳化钨粉末将在更多领域发挥其优势，为人类的生产和生活带来更多的便利和进步。
高温快速直接碳化制取超细碳化钨粉末
收稿日期:2001-11-26 作者简介:郭 琳(1967-),女,硕士,讲师,主要从事热力学和电化学研究.文章编号:1000-565X(2002)03-0087-04高温快速直接碳化制取超细碳化钨粉末郭 琳(广东教育学院化学系,广东广州510310)摘 要:采用由仲钨酸胺(APT)还原制取的蓝钨为原料,配碳并添加w=0.5%的VC,用高纯汽油作湿磨介质,在球磨筒中研磨36h后,采用自己设计的双筒圆舟作烧舟,在碳管炉中高温直接碳化,碳化温度为1400℃,保温时间为30min.采用上述条件成功制取了平均费氏粒度为0.3～0.5μm的WC粉末.此工艺方法比采用三氧化钨直接真空碳化的方法产量提高一倍以上,具有高效率、低成本的特点,适合大规模生产.关键词:碳化钨;直接碳化;超细粉末中图分类号:TF12;O64 文献标识码:A 超细碳化钨粉末是用于制造超细晶粒W C(含w(Co)=10%)硬质合金的主要原料.超细晶粒硬质合金是指碳化钨晶粒度小于1μm的硬质合金,与中晶粒度的硬质合金相比,具有较高的硬度、强度、韧性及耐磨性和抗剥蚀性,广泛应用于制造精密模具、微型钻、打印机的打印针及切削、钻探、机械等工具[1]中.碳化钨粉末的粒度大小和是否均匀分布是决定超细晶粒W C(含w(Co)=10%)硬质合金质量的主要因素之一.1 原 理目前国内制取超细碳化钨粉末广泛采用的是低温干氢还原三氧化钨(或蓝钨)、低温碳化钨粉的工艺.本研究采用高温快速将蓝钨直接碳化制取超细碳化钨粉末的方法.蓝钨主要相为WO2.72、WO2.9,与WO3相比,具有比表面大,松装密度小,透气性好,还原速度常数大,碳化更易进行等优点[2].在氢气为还原气氛下,反应式为 蓝钨+C+H2W C+CO+H2它与其他工艺相比较,工艺过程简单,碳化速度大大提高,制造成本大大降低.2 实 验2.1 混合原料的制取采用韶关冶炼厂生产的仲钨酸胺(A P T)还原制取含单一(N H4)0.25WO3(A TB)相成分的蓝色氧化钨.实验设备为中南大学粉末冶金厂设计的单管炉,实际温区为三带,还原气氛为分解氨产生的H2和N2混合气体,工艺条件见表1.表1 混合原料制取的工艺条件Table1 Technological condition ofp rep aration mixed material控制项目温 带第一带第二带第三带温度/℃380430460装舟量/g350350350氢气流量/(c m3・h-1)20×10320×10320×103推舟速度/min151515 注:①上下各一舟;②逆氢实验产物的表观现象:混合物呈亮蓝色,有砂粒质感,过120目筛.费氏粒度检测的结果:11.70μm.相成分:混合物的X-射线衍射结果见图1. 2.2 抑制剂的选取及制备抑制剂可以阻止碳化钨晶粒的不均匀成长,从而可以获得粒度均匀的超细晶粒合金.对于W C(含w(Co)=10%)合金,经研究发现,在Co中溶解度越大的碳化物,对晶粒长大的抑制作用也越大.在华南理工大学学报(自然科学版)第30卷第3期J our nal of Sout h Chi na U nive rsit y of Tec h nology V ol.30 N o.3 2002年3月(Nat ural Scie nce Edition)March 2002Co 中溶解度最大的碳化物是V C ,所以添加V C 的抑制效果最好.但添加碳化物或多或少地均会降低合金的强度,当添加量w <0.5%时,对合金强度的影响不大[3].图1 混合物的X-射线衍射图Fig.1 X-ray diff raction p atter n of mixture本研究是将V 2O 5按V C 占W C (含w (Co )=10%)合金重量的0.5%加入,但加入方式对合金的性能是有影响的,其实验结果见表2.表2 V 2O 5加入方式对合金性能的影响Table 2 Influence of addition manner ofV 2O 5on p rop erties of alloy加入方式w (Co )/%硬度/H RA抗弯强度/M Pa 矫顽磁力/(kA ・m -1)配C 混合时加入9.591～91.22000～220014.0～14.6WC 湿磨时加入9.591.1～91.31900～210014.7～15.2 由上表可知,抑制剂与蓝钨一起共碳化比在湿磨时加入为好;共碳化时抑制剂有一定的损失,制得的合金硬度和矫顽磁力稍低,这可适当地增加抑制剂的添加量予以解决.2.3 混合物的配碳要制得性能优良的W C (含w (Co )=10%)超细晶粒合金,超细W C 含C 量的理论富限上限为w =(6.13+0.058)%,缺限下限为w =(6.13-0.079)%.合金碳含量对于合金的性能特别是对合金的强度影响很大,在两相区内粘结相中溶解的C 量越高,则溶解的W 量越低;反之,溶解的C 量越低,则W 量越高,溶解的W 量高对于提高合金的强度是有利的.蓝钨配碳高温碳化实验结果见图2.多次实验结果表明:W C 的总碳量应控制在w =6.2%～6.3%之间最为理想,因而根据上述结果可得碳黑与蓝钨最佳配比为129g/kg.图2 配碳量对WC 中含碳量的影响Fig.2 Influence of mixed carbon amount onquantit y of carbon in WC2.4 原料的机械超细化选取每公斤蓝钨配129g 碳黑,然后按V C 占W C (含w (Co )=10%)合金重量的0.5%的量加入V 2O 5,选择<=5～10m m 的硬质合金球作为研磨体,球料比为6∶1;以高纯汽油作为湿磨介质,液固比为900mL /kg ,放入<内=158mm 的不锈钢球磨筒中进行机械超细化,在不同时间取样作表面费氏粒度分析,结果见图3.图3 蓝钨平均粒度与湿磨时间的关系Fig.3 Relationship between average granularit y ofblue tungsten and time of wet-grinding从图3可以看出,在湿磨初期,蓝钨的平均粒度下降很快,随着时间的延长,粒度分布越来越窄,颗粒越来越均匀,36h 后平均粒度变化趋于缓慢,蓝钨基本破碎;48h 后平均粒度变化减小很少.湿磨时间过长会带来一系列不良影响,如铁含量明显增加,因此采用36h 的湿磨时间较适宜.采用化学纯酒精和丙酮作为湿磨介质,在时间相同的情况下,粒度效果相同,但混合料中杂质含量如铁明显增加,故选择高纯汽油效果更好.2.5 超细W C 粉末的制取2.5.1 碳化试验设备:碳管炉,100k W ,<130m m ,双筒圆舟.气氛:分解氨产生的H 2和N 2混合气体.实验:机械超细化后的混合料作高温快速碳化实验,分三个不同的工艺条件进行,见表3.88 华南理工大学学报(自然科学版)第30卷 表3 实验工艺条件Table 3 Technological conditions of exp eriment 工艺条件温度/℃时间/h11200113500.521200114000.531200114500.5 注:①预热时间为0.5h ;②完全冷却出料时充氮或二氧化碳气体保护,然后称量装入球磨筒中,用高纯汽油保护.在时间恒定的条件下进行碳化,碳化结果见表4.表4 时间相同条件下不同碳化温度时的碳化结果Table 4 Carbonized results in diff erent temp eraturesby t he same time碳化温度/℃w (W 2C )/%游离碳I PP 粒度/μm 氮吸值/(m 2・g -1)费氏粒度/μm 1300大量大量———13500.7少量0.211.850.514000.2极少量0.231.660.5914500.2极少量0.361.080.75 由表4可以看出,当碳化温度为1300℃时,产物除含有W 2C 外,还含有大量游离碳;当碳化温度为1350℃时,产物中含w (W 2C )=0.7%,碳化钨的粒度(I PP )为0.21μm ,小于碳化温度为1400℃时的碳化钨的粒度(I PP )0.23μm.说明温度升高,碳化钨颗粒开始长大,但1400℃时W C 颗粒长大现象并不严重.当温度升高到1450℃时W 2C 的含量没有明显减少,所以碳化温度在1350～1400℃之间较好.本研究采用工艺(2)的条件进行高温快速碳化.工艺(2)的产物的X-射线衍射结果见图4.图4 WC 粉末的X-射线衍射图Fig.4 X-ray diffraction p atter n of WC p owder将制得的W C 粉末破碎,按照1∶4的比例与紫铜混合,在研钵中研磨混合5mi n ,掺入成型剂,在真空干燥箱中烘干,压制成型,在马弗炉中通氢气,升温超过紫铜熔点1080℃,在1120℃时保温10mi n ,然后停止加热继续通氢气,降至室温后,取出样品,磨样抛光,进行扫描电镜观察,结果见图5.图5 碳化钨粉末浸铜试样的扫描电镜照片Fig.5 Scanning elect ro-microscop e p hot ograp h ofWC p owder wit h copp er immersed从图5可以看出,W C 粉末粒度很均匀,平均粒度小于0.5μm.2.5.2 生产效率的比较采用蓝钨高温直接碳化制取超细W C ,碳化温度为1400℃,保温时间30mi n ,预热时间1h ,每舟的装舟量为5kg ,每天24h ,则一天生产W C 的量为(24/1.5)×5=80(kg ).中南大学粉末冶金厂采用三氧化钨直接碳化制取超细WC ,真空碳化温度为1340～1360℃,保温时间为3～4h ,升温2h ,降温到出炉需要16～20h ,则一炉生产WC 的量为25～30kg.因此采用高温直接碳化制取超细WC 的新工艺,在其他消耗基本相同的情况下,产量提高一倍以上.3 结 论(1)采用由A P T 还原制取的蓝钨为原料,配碳并添加w =0.5%的V C ,用高纯汽油作湿磨介质,在球磨筒中研磨36h 后,采用自己设计的双筒圆舟作烧舟,在碳管炉中高温快速直接碳化,碳化温度为1400℃,保温时间为30mi n.由此成功制取了平均费氏粒度为0.3～0.5μm 的W C 粉末.(2)采用高温快速直接碳化工艺具有高效率、低成本的特点,与原有的三氧化钨直接真空碳化工艺相比,W C 的产量提高一倍以上,适合于大规模工业生产. 第3期郭 琳:高温快速直接碳化制取超细碳化钨粉末89参考文献:[1] 虞星波.九十年代的硬质合金[J ].硬质合金,1988(2):2-4.[2] 薛 鉴.蓝色氧化钨制取钨粉和碳化钨粉特性的研究[J ].硬质合金,1989(3):3-5.[3] 杨超尘.添加剂对硬质合金性能的影响[J ].硬质合金,1987(2):8-9.Prep aration of Superfine Tungsten Carbide Powder by DirectCarbonization Rapidly in High Temperat ureGuo L i n(Dep t.of Chemist ry ,Guangdong Education Institute ,Guangzhou 510310,China )Abstract :Superfine tungsten carbide p owder with average Fass grain size f rom 0.3to 0.5μm was successf ully p repared by the f ollowing method :with blue tungsten oxide f rom deoxidizing A PT as raw material ,mixing car 2bon and w (VC )=0.5%,ball-ground with high-pure petroleum as wet-grinding agent f or 36h ,then directly carbonized at 1400℃f or 30min in the grap hite heating f urnace with Rounded boat with two canister self-designed.This method which is characterized by high-efficiency and low-cost can be used in industrial mass p ro 2duction.It can raise the p roductivity over one time compared with the conventional p rocess of direct vacuum carbonization f rom tungsten trioxide.Key words :t ungste n ca rbide ;direct ca rbonization ;sup e rf i ne p ow de r(上接第86页)A Study on the Gelatinizing Property of Phosphates Amphoteric StarchZha ng You-qua n Zha ng Ben-s ha n Gao Da-wei(College of Food &Biological Engineering ,Sout h China U niv.of Tech.,510640,Guangzhou ,China )Abst ract :The bra be nde r viscosities of p hosp hates a mp hote ric sta rc hes a re dete r mi ne d b y B ra be nde r Vis 2comete r.Substit uti n g degree of t he a nionic or cationic groups a nd t he value of p H i nf lue nci ng on bra be nde r viscositi y of p hosp hates a mp hote ric sta rc hes a re discusse d.Galati nizi n g p rop e rt y of p hos 2p hates a mp hote ric sta rc h is comp a re d wit h t hat of nat ure sta rc h a nd cationic sta rc h.The results s how t hat p hosp hates a mp hote ric sta rc hes a re bette r heat or cool viscosit y sta bilit y t ha n cationic or native cor n sta rc h ,t hat t he gelati nizi ng p rop e rt y of p hosp hates a mp hote ric sta rc hes dep e nds on t he substit uti n g de 2gree of cationic group a nd t he ratio of substit uti n g degree of a nionic group t o cationic group ,t hat p hos 2p hates a mp hote ric sta rc hes a re a bilit y of resisti ng acid de gra dation ,a nd t hat t he gelati nizi ng of p hos 2p hates a mp hote ric sta rc hes ca n ’t be accele rate d i n dilute al kali solution (p H 9.0).Key words :p hosp hates a mp hote ric sta rc h ;gelati nizi ng ;viscosit y curve90 华南理工大学学报(自然科学版)第30卷 。
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规律 ， 对球形碳化钨粉末性 能及制备机理进行 了分析。
１ 试
验
对 于 球形碳 化 钨粉体 制 备 ，国 内外研 究 者进 行 了较 多研 究 ，主要 采用水 冷 坩埚法 制备 或等 离子 体
试验 在湖 南顶 立科技 有 限公 司 自主研 发 的超 高
温 雾化 设备上 进行 。 设 备如 图 １ 所示， 主 要 由九大系
少 。这 种粉 末在 堆焊 涂敷 时 ，常在 工件表 的
前期研 究上成 功研 发 了超 高温 雾化 装备 ，所研 制 的
弧， 在 压 力作用 下容 易产 生表面 裂纹 球 形碳 化钨粉 末 与 普通 多角状 碳 化 钨粉 末 相 比化 学 成 分 更稳 定 ，
第２ ８卷 第 １期 ２ ０ １ ３年 ２月
中国钨毋 Ｃｈ ｉ ｎ ａ Ｔｕ ｎ ｇ ｓ ｔ ｅ ｎ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ
Ｖ０ １ ． ２ ８ ， Ｎ０ ． １ Ｆｅ ｂ ． ２ ０ １ ３
ＤＯｈ １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ￣ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ９ — ０ ６ ２ ２ ． ２ ０ １ ３ ． ０ １ ． ０ ０ ６
超 高温雾 化制备球形铸造碳 化钨粉 末形貌控制 及性能研 究
陈 颢 ， 羊建 高 ２ ， 戴 煜 ｓ ， 陈米宋 ・ ， 吕 健
（ １ ． 江西理工大学 材料科学与工程学院， 江西 赣州 ３ ４ １ ０ ０ ０ ； ２ ． 钨资源高效开发及应用技术教育部工程研 究中心 ， 江西 赣州 ３ ４ １ ０ ０ ０ ３ ． 湖南顶立科技有限公司， 湖 南 长沙 ４ １ ０ １ １ １ ）
收稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — １ １ －１ ９ 基金项 目：国家 自然科学基金资助 （ ５ １ １ ７ ４ １ ０ １ 、 ５ １ １ ６ １ ０ ０ ８ ） ；江西省钨与稀土重大科技专项基金 （ ２ ０ １ ０ Ａ Ｚ Ｄ ０ ０ １ ０ ０ ） ；江西 省教育 厅基金 （ Ｇ Ｊ Ｊ １ ０ ４ ９ Ｏ ） ； 江 西省 自然基金资助 （ ２ ０ ０ ９ Ｇ Ｚ Ｃ ０ ０ ４ ６ ） ； 江西省研究生创 新专项 资金项 目（ Ｙ Ｃ ２ ０ １ ２ 一 Ｓ ０ ９ １ ） 作者 简介 ： 陈 颢（ １ ９ ７ ８ － ） ， 男， 湖北红安人， 博士后， 副教授， 主要从事钨基粉体及硬面材料研究。
法产量 小 、 工艺 流程较 长 、 成本 高、 不 易实现 产业 化 ， 特 别 是粉 体质量 难 以控制 。北 京矿 冶研究 总 院候玉
柏等 人 以 Ａ ｒ 为工 作气 体 ， Ｈ ， 为送 粉气 体 ， 用 高频 感
应等 离子 体炬制 备球 化钨 粉 。球 化后 的钨 粉在 流动 速 度和 松装 密度 方面 有 了非常 大 的提 高 。 由于 受到 等离 子 体束 流 大小 的限制 ， 生产 效 率低 、 成本 高 、 产
关键 词 ： 碳化钨； 超高温雾化； 球形粉末； 形貌控制； 组织
中图分 类号 ： Ｔ Ｆ １ ２ ３
文 献标 识码 ： Ａ
碳 化钨粉 末 作为 一种 重要 的表面 材料 ，正 在宇 航、 电子 信 息 、 电力 、 能源 、 石油、 化工、 冶金 、 机械 等 工 业 中发挥着 越 来越 重要 的作用［ １ － ２ ］ 。它是 由碳 化钨 与碳化 二钨 组成 的共 晶体 ，其共 晶体 的共 晶 点 的含
炭黑、 碳 化钨粉 前躯 体或 多角 状碳 化钨 为原料 ， 采用 超 高温雾 化 ， 制 备 出形貌 较好 的球 形碳化 钨粉末 ， 研 究 了超 高温雾 化工 艺参数 对制 各球 形碳 化钨 的影 响
形碳化 钨粉 末 结构均 匀致 密 ， 利 于堆 焊和 热喷 涂 ， 使
得涂 敷材 料具有 很 高 的抗 磨损 性和 韧性 ，获 得优 良 的使 用性 能【 ３ ＿ 卅 。
碳 量质 量 分数 约为 ４ ． ５％， 共 晶温 度 为 ２ ５ ２ ５ ｏ Ｃ。传 统 的碳化 钨 生产 方 法 是将 一 定 碳量 的碳化 钨 粉 、 钨
法或 电弧熔 炼法 制备［ 。如美 国专 利 Ｕ Ｓ ４ ７ ２ ３ ９ ９ ６提
供 了一 种 生产球 形碳 化钨粉 末 的方法 和设 备 。该 方
摘 要 ： 传统的热喷涂用碳化钨粉末通常采用铸造方法生产， 粉末呈多角状， 流动性差且硬度低， 难以满足高性能
硬面材料的要 求。以钨粉 、 炭黑、 碳化钨粉前躯体或多角状碳化钨为原料， 采用 自行设计的超高温熔炼及超高温雾化
装备制备出球 形碳化钨粉末 ， 利用扫描 电镜 、 ｘ射线衍射仪 、 金相显微镜、 显微硬度计 分析测试 了粉末 的相 、 组织、 成 分及性能。结果表 明： 碳 化钨粉末外观呈球状、 内部 为细针状 共晶组织 、 显微硬度 ３ ２ ０ ０ Ｈ Ｖ、 霍尔流速 ６ ． ５ ｓ ／ ５ ０ ｇ 、 具 有流动性好、 耐磨性佳等优 良的综合性能 。
硬度 高 ， 显微组 织 为细等轴 树 枝状 ， 无过 共 晶和亚 共 晶 ，使 用 时不存 在应 力集 中和 微裂 纹 ，没有 尖锐边 角， 具有 比破碎 粉末 更 高的韧 性和 耐磨 性 。同 时， 球
超高温熔炼惰 性气体雾化装 备可使熔体达 到 ３ ０ ０ ０ ｏ Ｃ 以上高 温 ， 并在 该 状 态下 实现 连 续 雾化 ［ ９ １ 。 以钨 粉 、
品质 量难控 制 、 不能 实现 大批 生产 。
粉 和生 产过 程 中的返 回料 混合均 匀 后盛装 于石 墨舟
皿 中 ，放 入 温度 高 达 ３ ０ ０ ０℃左 右 的可倾 式 碳 管炉
内进行 熔炼 ，传 统方 法生 产 的碳 化 钨粉末 颗粒 大 多 呈 片状 、 长 条状或 多 角状 ， 晶体 中针状 共 晶组织 含量