硬质合金制备过程中的基本原理、烧结工艺及应用培训课件(共 48张PPT)
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《硬质合金-》课件
《硬质合金》PPT课件
硬质合金，也称为钨钢，是一种高硬度、高耐磨损的材料，广泛应用于切削 工具、矿山机械、石油钻采工具等领域。
介绍硬质合金的概念和发展历史
1 概念定义和特点
硬质合金是由金属硬质相和结合相组成的复 合材料，具有优异的硬度、耐磨性和耐腐蚀 性。
2 发展历史回顾
硬质合金的历史可以追溯到20世纪初，经过 多年的研发和改进，如今已成为重要的工程 材料。
硬质合金具有优异的硬度、耐磨性、耐腐蚀 性和热稳定性，适用于各种恶劣的工作环境。
硬质合金在高温和高压条件下仍能保持较好 的硬度和强度，适用于高速切削和重载工况。
硬质合金的应用领域和案例分析
制造行业中的应用
硬质合金广泛应用于切削工具、模具、矿山机 械等领域，提高生产效率和降低成本。
典型应用案例分析
以切削工具为例，硬质合金刀具在加工高硬度 材料和复杂形状零件时表现出色，提供了更高 的精度和寿命。
硬质合金的发展趋势和展望
1
未来发展方向
将更多先进材料和制造技术应用于硬质合金，提高硬质合金的性能和适用范围。
2
对未来的展望和分析
硬质合金在工程领域有着广阔的应用前景，随着各行业的需求增加，硬质合金的 市场潜力巨大。
总结与展望
通过本次PPT课件的学习，我们对于硬质合金的概念、组成、性能和应用有了 更深入的了解。在未来，硬质合金将持续发展，为各行业带来更多创新和突 破。
硬质合金的组成和制备式
1 主要成分介绍
硬质合金的主要成分是金属硬质相（钨碳化 物）和结合相（钴、镍等），不同成分比例 会影响其性能。
2 常见制备方式
硬质合金的制备方式包括粉末冶金、溶液法、 化学气相沉积等，每种方式都有其适用的场 景和优劣势。
硬质合金，也称为钨钢，是一种高硬度、高耐磨损的材料，广泛应用于切削 工具、矿山机械、石油钻采工具等领域。
介绍硬质合金的概念和发展历史
1 概念定义和特点
硬质合金是由金属硬质相和结合相组成的复 合材料，具有优异的硬度、耐磨性和耐腐蚀 性。
2 发展历史回顾
硬质合金的历史可以追溯到20世纪初，经过 多年的研发和改进，如今已成为重要的工程 材料。
硬质合金具有优异的硬度、耐磨性、耐腐蚀 性和热稳定性，适用于各种恶劣的工作环境。
硬质合金在高温和高压条件下仍能保持较好 的硬度和强度，适用于高速切削和重载工况。
硬质合金的应用领域和案例分析
制造行业中的应用
硬质合金广泛应用于切削工具、模具、矿山机 械等领域，提高生产效率和降低成本。
典型应用案例分析
以切削工具为例，硬质合金刀具在加工高硬度 材料和复杂形状零件时表现出色，提供了更高 的精度和寿命。
硬质合金的发展趋势和展望
1
未来发展方向
将更多先进材料和制造技术应用于硬质合金，提高硬质合金的性能和适用范围。
2
对未来的展望和分析
硬质合金在工程领域有着广阔的应用前景，随着各行业的需求增加，硬质合金的 市场潜力巨大。
总结与展望
通过本次PPT课件的学习，我们对于硬质合金的概念、组成、性能和应用有了 更深入的了解。在未来，硬质合金将持续发展，为各行业带来更多创新和突 破。
硬质合金的组成和制备式
1 主要成分介绍
硬质合金的主要成分是金属硬质相（钨碳化 物）和结合相（钴、镍等），不同成分比例 会影响其性能。
2 常见制备方式
硬质合金的制备方式包括粉末冶金、溶液法、 化学气相沉积等，每种方式都有其适用的场 景和优劣势。
《硬质合金的生产》PPT课件
多涂层：基体+TiC+TiN+TiCN
基体+TiN+TiC+TiN等
精选ppt
19
6 涂层硬质合金
二、制造工艺 主要有：化学气相沉积法、物理气相沉积法、 等离子体化学气相沉积等。 化学气相沉积（CVD）： 1． 原理：加热合金基体→送入化合物蒸气和 反应气体→反应生成涂层物并沉积
精选ppt
20
6 涂层硬质合金
二、制造工艺 2． 涂层过程： 刀片韧磨强化处理→装网、刀片呈层状放置
→入钟罩炉→在常压或负压下通纯净的碳氢化 →加热至（1000~1050℃） →刀片上形成TiC、TiN等涂层
精选ppt
21
6 涂层硬质合金
二、制造工艺 3．分类：依沉积温度高低分为三类 （1） 低温CVD：一般在650℃ （2）中温CVD：一般在700~900℃ （3） 高温CVD：温度1000~1050℃
一、 湿磨
1． 目的：
2． 方式：一般采用湿磨，防氧化、释热，均匀程
度好，省时
3． 介质：
要求：与物料无作用、 沸点低、 易挥发、 表
面张力小（大影响匀）、 成本低
常用介质：酒精、丙酮、汽油
4． 影响因素：转速、研磨时间、球料比、球径、
球磨体形精选状ppt、装球量
6
2 混合、成形
二、干燥 1． 目的：把混合料浆中的液体（温磨介质）分离
精选ppt
12
4 硬质合金生产过程中粒度的控制
一、钨粉颗粒尺寸的控制
氢还原过程中颗粒长大影响因素：
1． 温度：
2． 氢气湿度、流量：
3． 推舟速度、装舟量：
4． 原料粉粒度：
5． 杂质：
硬质合金基础知识PPT课件
2021
10
2.2 ISO国际标准
这类分类方法是根据合金的使用范围分类，随着硬 质合金工业的不断发展，各个国家的命名规则不一 致，甚至即使同一国家不同厂家的命名也是各不相 同，为了方便用户，国际标准化组织规定了以下统 一分类方法：
分为三类P类、M类、K类 P类：P01、P05、P10、P15、P20、P25、P30、P40 M类：M10、M20、M30、M40 K类：K05、K10、K20、K30、K40
2021
8
晶格结构 转变温度℃ 密度g/cm3 热扩散系数k-1
熔点℃ 热导率Wμm-1k-1
电阻率μΩcm 弹性模量N/mm2
泊松比 硬度HV10
ε-Co 简单六方
α-Co 面心立方
417.25
8.85 12.5× 10-6
8.80 14.2 × 10-6
1492.6
69.21 6.24（室温）
18
WC-Co类
WC-Co（YG）类硬质合金主要用于加工铸铁、有色金属和 非金属材料。加工铸铁时，切屑呈崩碎块粒，刀具受冲击很 大，切削力和切削热都集中在刀刃和刀尖附近。YG类合金有 较高的抗弯强度和冲击韧性（与YT类比较），这可减小切削 时的崩刃。同时，YG类合金的导热性较好，有利于切削热从 刀尖散走，降低刀尖温度，避免刀尖过热软化。加工有色金 属及其合金时，由于在熔化温度下有色金属及其合金不会与 WC产生熔解或熔解速度非常慢，即使在熔化温度下也不产生 化学相互作用，因此，YG类合金能成功地加工有色金属及其 合金。YG类合金的磨加工性较好，可以磨出锐利的刃口，因 此适于加工有色金属和纤维复合材料。 YG类硬质合金中含钴 量较多时，其抗弯强度及冲击韧性均较好，特别是提高了疲 劳强度，因此适于在受冲击和振动的条件下作粗加工用；含 钴量较少时，其耐磨性和耐热性较高，适合于作连续切削的 精加工用。当含钴量较少时，合金的硬度较高，耐磨性也较 好。
硬质合金生产工艺介绍 ppt课件
PPT课件
8
2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
2 ）超细和纳米硬质合金开发：同样由于高精度、高性能硬质 合金整体刀具需求不断发展，以及因信息技术革命带来集成电路集 成度的不断提高对线路板微细孔加工的要求越来越高。以硬质合金 微钻为例，其直径小的已达φ0.1mm，打印针尺寸也达到φ0.8mm。 此类材料要求高硬度的同时要求高强度，HRA93.5的硬质合金其强度 可超过5000Mpa。这种需求有力推动超细、纳米硬质合金的开发，其 研究领域十分丰富，包括纳米级WC、纳米级WC—CO复合粉末以及相 关其它难熔金属碳化物、固溶体等制粉技术研究；纳米硬质合金生 产工艺技术及相关设备的研究；合金纳米涂层技术及设备研究；纳 米粉末和纳米合金分析、检测技术研究；以及相关的基础知识研究 等。研究的不断深入，为高性能超细及纳米硬质合金开发展示出良 好的前景。
它是根据帕斯卡原理将被压制的粉末密封在一个具有一定形状和尺寸的弹性模内然后放在一个密闭的高压容器中通过高压泵将液体介质打入容器介质便均匀地将压力作用于弹性模的各个表面上弹性模内的粉末同样在各个方向受到均等的压力并按装入时的形状成比例缩小从而使粉末密实成为具有一定形状尺寸和足够强度的冷等静压机一般由超高压容器超高压泵管道阀门仪表和电器系统等组成其主要部份是超高压容器和超高压泵
PPT课件
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2、硬质合金技术发展趋势及研究开发重点 ：
6）硬质合金生产技术和工艺装备不断创新：随着科学技术和现 代工业的迅速发展，新型工程材料对现代工具材料的要求也越来越 高，为满足这一要求并不断开拓新的应用领域，硬质合金的质量必 将进一步提高，产品品种必将进一步扩大。在这种形势下，硬质合 金生产技术和工艺装备也必将不断创新。80年代以来至今许多新技 术、新装备不断涌现，诸如高温自蔓燃合成技术、等离子体制粉新 技术、复合粉末制取技术、微波烧结技术、生产工艺精确控制技术、 压力烧结技术、等静锻压技术、新型化学和物理气相沉积涂层技术， 以及硬质合金各种强化处理技术等。这些技术正在或有可能在硬质 合金生产中得到推广应用。随着时间推移，硬质合金新的生产技术 和工艺装备还将不断得到创新。
硬质合金基础知识ppt
高性能产品需求增长
随着科技的进步，各行业对高性能硬质合金产品的需求不断增加。例如，用于航空航天、 汽车、电子等领域的硬质合金产品需要具备更高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
技术挑战
01
新材料的研发
为了满足各行业对高性能硬质合金的需求，需要不断研发新的硬质合
金材料。这需要对合金成分、制备工艺和热处理制度等进行深入研究
钴粉
粘结剂，提高合金的韧性 。
其他添加剂
如碳化钛、碳化钽等，改 善合金的硬度和耐磨性。
混合制粒
将原料粉末按一定比例混合，使用球磨或搅拌等方法制备均 匀的混合料。
加入适量的润滑剂，如石墨或硬脂酸，提高压制成型时的流 动性。
压制成型
将混合料放入模具中，施加高压，使其成为具有一定形状和尺寸的生坯。 根据产品形状和尺寸选择合适的压制工艺和模具。
它具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，广泛用于制造切削工 具、耐磨零件和高温合金等。
硬质合金的组成
硬质合金主要由硬质金属（如钨、钛、钽等）和金属碳化 物（如碳化钨、碳化钛等）组成。
此外，还含有少量其他元素，如钴、铬等，用于改善硬质 合金的性能。
硬质合金的性能特点
高硬度
硬质合金的硬度可达到HRA85~93，仅次 于金刚石。
客户需求变化
随着市场的变化，客户对硬质合金产品的需求也在不断变化。为了满足客户的需求，需要 加强市场调研、了解客户需求变化、及时调整产品策略和服务模式。
05
硬质合金的未来展望
技术创新方向
研发高强度、高韧性硬质合金材料
01
通过优化合金成分、改进生产工艺，提高硬质合金的综合性能
，满足更加严苛的工程应用需求。
低导电性
与金属相比，硬质合金的导电性较低。
随着科技的进步，各行业对高性能硬质合金产品的需求不断增加。例如，用于航空航天、 汽车、电子等领域的硬质合金产品需要具备更高的强度、硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
技术挑战
01
新材料的研发
为了满足各行业对高性能硬质合金的需求，需要不断研发新的硬质合
金材料。这需要对合金成分、制备工艺和热处理制度等进行深入研究
钴粉
粘结剂，提高合金的韧性 。
其他添加剂
如碳化钛、碳化钽等，改 善合金的硬度和耐磨性。
混合制粒
将原料粉末按一定比例混合，使用球磨或搅拌等方法制备均 匀的混合料。
加入适量的润滑剂，如石墨或硬脂酸，提高压制成型时的流 动性。
压制成型
将混合料放入模具中，施加高压，使其成为具有一定形状和尺寸的生坯。 根据产品形状和尺寸选择合适的压制工艺和模具。
它具有高硬度、高耐磨性和耐腐蚀性，广泛用于制造切削工 具、耐磨零件和高温合金等。
硬质合金的组成
硬质合金主要由硬质金属（如钨、钛、钽等）和金属碳化 物（如碳化钨、碳化钛等）组成。
此外，还含有少量其他元素，如钴、铬等，用于改善硬质 合金的性能。
硬质合金的性能特点
高硬度
硬质合金的硬度可达到HRA85~93，仅次 于金刚石。
客户需求变化
随着市场的变化，客户对硬质合金产品的需求也在不断变化。为了满足客户的需求，需要 加强市场调研、了解客户需求变化、及时调整产品策略和服务模式。
05
硬质合金的未来展望
技术创新方向
研发高强度、高韧性硬质合金材料
01
通过优化合金成分、改进生产工艺，提高硬质合金的综合性能
，满足更加严苛的工程应用需求。
低导电性
与金属相比，硬质合金的导电性较低。
硬质合金制备过程中的基本原理、烧结工艺及应用_图文PPT文档共51页
硬质合金制备过程中的基本原理、烧结 工艺及应用_图文
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
60、人民的幸福是至高无个的法。— —西塞 罗
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
硬质合金的烧结ppt课件
中析出，黏接相中保留较高的WC含量而强化黏接相。
ppt精选版
16
硬质合金的烧结条件
合金 牌号
YG3 YG4C YG6，YG8 YG6X YG11，YG15 YT5 YT14，YT15 YT30
装舟量 (公斤)
5~7 5~7 7~9 7~9
9~11
<7 <7
<7
烧结条件
烧结温度(℃)
低温带
高温带
420
✓ 可降低烧结温度：由于真空时粉末表面的氧化物可在较低的温度下被还原， 液相也可在较低的温度下出现，烧结时间也可缩短。
✓ 可避免填料对制品的污染：氢气烧结时，制品表面会吸收一些氢化铝填料， 含TiC的合金与氧化铝的反应尤为严重。
✓ 使刀片易于焊接：氢气烧结的刀片由于表面经常渗碳和吸收氧化铝，使刀 片与焊药间的湿润不良。
ppt精选版
10
硬质合金烧结工艺
✓ 升温速度：1200℃以前应缓慢升温；丁钠橡胶在300℃ 左右开始裂化，要 在600℃保温半小时才能裂化完全，石蜡要到400℃以上才能完全汽化。 ✓ 烧结温度：烧结温度主要取决烧结时钴含量。钴相越多，烧结温度越低， 一般YG合金的烧结温度在1380~1490℃的范围内，TY合金的烧结温度比YG 合金高一些，而真空烧结又比氢气烧结低50~100℃。此外，加入TaC，NbC 可允许烧结温度有较大波动。 ✓ 保温时间：保温时间主要由合金牌号、烧结温度决定。过低的温度下的过 长时间烧结会使碳化钨晶粒变粗，合金强度下降，还会降低设备的生产能力。 过高温度下过短时间的烧结，则时间的稍有波动就会严重影响合金质量。 ✓ 烧结保护气氛：促进粉末表面氧化膜还原，加速烧结过程的进行；将烧结 时放出的气体和各种挥发物及时带走而不致污染制品；防止个别组分（如碳 等）被烧损。保护气氛主要为氢气，还包括分解氨、氨气和真空等。
ppt精选版
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硬质合金的烧结条件
合金 牌号
YG3 YG4C YG6，YG8 YG6X YG11，YG15 YT5 YT14，YT15 YT30
装舟量 (公斤)
5~7 5~7 7~9 7~9
9~11
<7 <7
<7
烧结条件
烧结温度(℃)
低温带
高温带
420
✓ 可降低烧结温度：由于真空时粉末表面的氧化物可在较低的温度下被还原， 液相也可在较低的温度下出现，烧结时间也可缩短。
✓ 可避免填料对制品的污染：氢气烧结时，制品表面会吸收一些氢化铝填料， 含TiC的合金与氧化铝的反应尤为严重。
✓ 使刀片易于焊接：氢气烧结的刀片由于表面经常渗碳和吸收氧化铝，使刀 片与焊药间的湿润不良。
ppt精选版
10
硬质合金烧结工艺
✓ 升温速度：1200℃以前应缓慢升温；丁钠橡胶在300℃ 左右开始裂化，要 在600℃保温半小时才能裂化完全，石蜡要到400℃以上才能完全汽化。 ✓ 烧结温度：烧结温度主要取决烧结时钴含量。钴相越多，烧结温度越低， 一般YG合金的烧结温度在1380~1490℃的范围内，TY合金的烧结温度比YG 合金高一些，而真空烧结又比氢气烧结低50~100℃。此外，加入TaC，NbC 可允许烧结温度有较大波动。 ✓ 保温时间：保温时间主要由合金牌号、烧结温度决定。过低的温度下的过 长时间烧结会使碳化钨晶粒变粗，合金强度下降，还会降低设备的生产能力。 过高温度下过短时间的烧结，则时间的稍有波动就会严重影响合金质量。 ✓ 烧结保护气氛：促进粉末表面氧化膜还原，加速烧结过程的进行；将烧结 时放出的气体和各种挥发物及时带走而不致污染制品；防止个别组分（如碳 等）被烧损。保护气氛主要为氢气，还包括分解氨、氨气和真空等。
硬质合金烧 结工艺
（a）减小WC粒度可使WC/CO界面的面积增大。这就意味着增大的WC晶体表面应当 获得大量的抑制剂（图5-52a）。但如此增大的抑制剂供给量不可能超过一定的 限度，因为它取决于抑制剂在粘结相中的饱和浓度。
（b）较低的粘结剂含量可使在给定温度下溶解、迁移、亦即可利用的抑制剂总 量减少（图5-52b）。
硬质合金烧 结工艺
主讲人：程秀兰
硬质合金烧 结工艺
1 烧结过程的基本理论 2 烧结工艺 3热等静压处理与压力烧结 4.烧结废品的处理
1烧结过程的基本理论
❖1. 1烧结过程四阶段及相应的组织转变 ❖1. 2烧结体的致密化 ❖1. 3 WC晶粒长大及其控制 ❖1. 4烧结过程的碳反应及碳量控制
❖ 烧结的目的是使多孔的粉未压 坯变为具有一定结构和性能的 合金。
（c）粉末压块中粘结剂分布不均匀会使烧结过程中抑制剂的利用率产生局部差 别，因此，其有效数量也随着粘结相的分布状况而变化（图5-52b）。
（d）粉末压块中抑制剂粒度分布不均匀或其粒度增大会使其均匀分布所必需的
抑制剂的平均扩散程增大。（图5-52c）
相；碳量过剩，则为WC+C+液相；碳适量，则为WC+液相。
1.1.4. 冷却阶段（烧结温度~室温）
冷却速度只影响γ 相成分，不影响组织，最终组织为 WC+γ。 WC-TiC- CO合金的烧结：与WC – CO 合金的烧结基本类似 。其主要区别表现 在液相的成分，出现液相的温度和所得 合金组织的不同。
③重结晶阻力（添加剂的加入）
添加碳化物的作用： a. 阻止WC晶粒长大； b. 降低对烧结温度的敏感性； c. 降低WC晶粒长大倾向对碳的敏感性； d. 降低WC晶粒长大倾向对湿磨时间的敏感性。 （2）WC－TiC－CO合金 1） TiC-WC＋γ两相合金 固溶体的晶粒长大具有如下特点： ①与碳化钨不同，长大的结果没有那样明显的不均一性。 ②对工业合金而言，固溶体的晶粒长大与烧结体的液相数量无关。 ③这种合金的固溶体பைடு நூலகம்粒长大主要决定于烧结温度和烧结时间。 ④合金的晶粒大小与碳化钛在混合料中存在的形式有关。
（b）较低的粘结剂含量可使在给定温度下溶解、迁移、亦即可利用的抑制剂总 量减少（图5-52b）。
硬质合金烧 结工艺
主讲人：程秀兰
硬质合金烧 结工艺
1 烧结过程的基本理论 2 烧结工艺 3热等静压处理与压力烧结 4.烧结废品的处理
1烧结过程的基本理论
❖1. 1烧结过程四阶段及相应的组织转变 ❖1. 2烧结体的致密化 ❖1. 3 WC晶粒长大及其控制 ❖1. 4烧结过程的碳反应及碳量控制
❖ 烧结的目的是使多孔的粉未压 坯变为具有一定结构和性能的 合金。
（c）粉末压块中粘结剂分布不均匀会使烧结过程中抑制剂的利用率产生局部差 别，因此，其有效数量也随着粘结相的分布状况而变化（图5-52b）。
（d）粉末压块中抑制剂粒度分布不均匀或其粒度增大会使其均匀分布所必需的
抑制剂的平均扩散程增大。（图5-52c）
相；碳量过剩，则为WC+C+液相；碳适量，则为WC+液相。
1.1.4. 冷却阶段（烧结温度~室温）
冷却速度只影响γ 相成分，不影响组织，最终组织为 WC+γ。 WC-TiC- CO合金的烧结：与WC – CO 合金的烧结基本类似 。其主要区别表现 在液相的成分，出现液相的温度和所得 合金组织的不同。
③重结晶阻力（添加剂的加入）
添加碳化物的作用： a. 阻止WC晶粒长大； b. 降低对烧结温度的敏感性； c. 降低WC晶粒长大倾向对碳的敏感性； d. 降低WC晶粒长大倾向对湿磨时间的敏感性。 （2）WC－TiC－CO合金 1） TiC-WC＋γ两相合金 固溶体的晶粒长大具有如下特点： ①与碳化钨不同，长大的结果没有那样明显的不均一性。 ②对工业合金而言，固溶体的晶粒长大与烧结体的液相数量无关。 ③这种合金的固溶体பைடு நூலகம்粒长大主要决定于烧结温度和烧结时间。 ④合金的晶粒大小与碳化钛在混合料中存在的形式有关。
硬质合金制备过程中的基本的原理、烧结工艺及应用50页PPT
25、学习是劳动，是充要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
硬质合金制备过程中的基本的原理、 烧结工艺及应用
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
硬质合金制备过程中的基本的原理、 烧结工艺及应用
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
硬质合金加工工艺与设备ppt
喷雾制粒系统图
压制原理
将混合料装入定型模腔内，在压力机冲 头或其它传压介质施予的压力的作用下， 压力传向模腔内的粉末，粉末发生位移 和变形，随压力的增加，粉末颗粒之间 的距离变小，粉末颗粒之间发生机械啮 合，孔隙度大大降低，同时在成型剂的 作用下，混合料被密实成具有一定形状、 尺寸、密度、强度的压坯。
电解磨削原理
磨轮与工件之间保持一定的接触压 力，凸出的磨料使工件与磨轮的金属 基本体间构成一定的间隙，流动的电 解液经喷嘴输入间隙中，使工件表面 产生电化学作用，金属被电解并在其 表面上形成一层氧化薄膜，这层氧化 薄膜，由磨轮上的磨料磨去，随电解 液冲走，电解作用与磨削过程交替进 行，直至达到一定的精度和光洁度为 止。
电解磨削优缺点
优点：1.磨轮损耗低2.加工工件表面产热
少。3.不产生磨削烧伤、裂纹、残余应力。
缺点：在高温、高压、高速以及恶劣的
环境中，工件越来越难加工。
国外硬质合金
瑞典
总部设在瑞典的山特维克是欧洲最大的硬质合金生产者 和供货商,也是全世界最大的硬质合金生产者和供货商。 它的硬质合金的94%在国外销售,而且大部分(超过2000ｔ) 是在国外生产的。 山特维克是硬质合金行业最大的跨国公司。1999年底, 它在全世界58个国家和地区设有子公司。还在未设子公司 的许多国家或地区设有办事处。它的总资产约合40亿美元。 在硬质合金及其工具方面,1999年的销售收入约合18 3亿美 元。
的把持力不够，磨耗增大。
电火花加工
电火花加工是利用浸在工作 液中的两极间脉冲放电时产 生的电蚀作用蚀除导电材料 的特种加工方法，又称放电 加工或电蚀加工。
电火花加工原理图
电火花加工的优缺点
优点：①能加工普通切削加工方法难以切削
《硬质合金的烧结》课件
《硬质合金的烧结》PPT 课件
本课件将介绍硬质合金的烧结过程，包括烧结工艺控制要点、常见问题以及 烧结后的性能和应用。让我们一起探索硬质合金的世界吧。
硬质合金
1 什么是硬质合金？
硬质合金，又称硬质合金钎焊，是一种由金属粉末和结合剂经过高温烧结而成的高硬度 材料。
2 硬质合金的特点
具有高硬度、耐磨损、高强度、耐腐蚀等优良特性，广泛应用于切削、钻石工具、矿山 钻石等领域。
硬质合金制成的齿轮具有高 强度和耐磨损性，适用于高 负荷的工业应用。
总结和展望
1 总结
硬质合金的烧结是一个关键的生产工序，影响着最终产品的性能和质量。
2 展望
随着科技的进步，烧结工艺将不断改进，使得硬质合金能够实现更广泛的应用和发展。
3 硬质合金的组成
硬质合金由主要成分的金属粉末和结合剂组成，结合剂常用的有钴、镍等金属。
硬质合金的烧结过程
1
模具制备
2
将原料放入预先设计的模具中，并
施加压力，使其形成所需形状。
3
冷却和处理
4
将烧结后的硬质合金材料进行冷却， 并进行后续的处理工序，以提高其
性能。
原料制备
将金属粉末和结合剂按一定比例混 合，形成硬质合金的原料。
烧结
将模具中的硬质合金原料放入高温 炉中进行加热，使金属粉末与结合 剂烧结成坚固的材料。
烧结工艺控制要点
热处理时间
控制加热时间，保证硬质合金材料具有 一定的密度和强度。
烧结温度
选择适当的烧结温度，保证金属粉末和结 合剂能够充分烧结。
烧结环境
烧结温度
烧结温度的升高可以促进金属粉末的烧结， 但过高的温度会导致材料变形和开裂。
烧结压力
本课件将介绍硬质合金的烧结过程，包括烧结工艺控制要点、常见问题以及 烧结后的性能和应用。让我们一起探索硬质合金的世界吧。
硬质合金
1 什么是硬质合金？
硬质合金，又称硬质合金钎焊，是一种由金属粉末和结合剂经过高温烧结而成的高硬度 材料。
2 硬质合金的特点
具有高硬度、耐磨损、高强度、耐腐蚀等优良特性，广泛应用于切削、钻石工具、矿山 钻石等领域。
硬质合金制成的齿轮具有高 强度和耐磨损性，适用于高 负荷的工业应用。
总结和展望
1 总结
硬质合金的烧结是一个关键的生产工序，影响着最终产品的性能和质量。
2 展望
随着科技的进步，烧结工艺将不断改进，使得硬质合金能够实现更广泛的应用和发展。
3 硬质合金的组成
硬质合金由主要成分的金属粉末和结合剂组成，结合剂常用的有钴、镍等金属。
硬质合金的烧结过程
1
模具制备
2
将原料放入预先设计的模具中，并
施加压力，使其形成所需形状。
3
冷却和处理
4
将烧结后的硬质合金材料进行冷却， 并进行后续的处理工序，以提高其
性能。
原料制备
将金属粉末和结合剂按一定比例混 合，形成硬质合金的原料。
烧结
将模具中的硬质合金原料放入高温 炉中进行加热，使金属粉末与结合 剂烧结成坚固的材料。
烧结工艺控制要点
热处理时间
控制加热时间，保证硬质合金材料具有 一定的密度和强度。
烧结温度
选择适当的烧结温度，保证金属粉末和结 合剂能够充分烧结。
烧结环境
烧结温度
烧结温度的升高可以促进金属粉末的烧结， 但过高的温度会导致材料变形和开裂。
烧结压力
硬质合金制备过程中的基本原理、烧结工艺及应用培训
硬质合金制备过程中的基本原理、烧结工艺及应用培训硬质合金是一种由金属粉末和粉末冶金工艺制备而成的高强度、高硬度材料。
其制备过程包括原料选择、粉末的制备、混合、成型和烧结等步骤。
硬质合金的基本原理是以金属粉末为基础材料，通过添加适量的碳化物粉末（如钨碳化钴粉末）作为增强相，经过混合、压制和烧结等工艺步骤形成。
在烧结过程中，金属粉末首先在高温下熔化，然后通过熔湿作用与碳化物相互反应生成金属碳化物结合相，使金属基体形成牢固且均匀分布的增强相颗粒。
烧结工艺是硬质合金制备过程中至关重要的一步。
主要包括预压、烧结及后处理三个阶段。
在预压阶段，通过将混合好的金属粉末和碳化物粉末放入模具中，利用压力将其预压成坯体。
这一步骤旨在提高粉末的绿密度和可压性，并为后续的烧结提供条件。
然后，将预压好的坯体放入高温的烧结炉中进行烧结。
烧结过程中，坯体在高温下逐渐熔化，金属与金属碳化物进行反应，并合成出独特的金属碳化物相。
同时，由于烧结炉中的高温和压力作用，使得金属碳化物颗粒之间发生颗粒扩散和晶粒长大现象，从而形成致密且强度高的硬质合金。
最后，在后处理阶段，将烧结好的硬质合金进行加工和调质，以达到所需的硬度和强度。
这包括切割、切磨、车削、磨削等工艺，以及热处理过程，如回火和时效处理等。
硬质合金的应用非常广泛，常见的应用包括切削工具、矿业工具、电子元件等领域。
由于硬质合金具有极高的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，因此在切削加工领域被广泛应用于车削、钻孔、铣削和切割等工艺中。
同时，在矿业工具领域，硬质合金可以用作凿岩钻头、矿山钻头等，因为它的耐磨性和强度能够满足严苛的工况要求。
在电子元件领域，由于硬质合金具有优异的导热性和耐腐蚀性能，因此常用于制造散热器、金属工具接触点等。
总之，硬质合金的制备是一个复杂的过程，包括原料选择、混合、成型和烧结等多个步骤。
通过控制工艺参数和多次迭代优化，可以获得具有优异性能的硬质合金材料，满足不同领域的应用需求。
硬质合金制备过程中的基本原理
1.3 烧结过程中的相变(Cu-Sn合金)
图1 铜-锡二元相图
1.3在 232 ℃ 溶 化 后 ， 铜 快 速 地 熔 入 液 相 锡 中 ， 发 生 一 系 列 共 晶 和 包 晶 反 应 ， 便 形 成了 高 熔 点 的 β化 合 物 （ Cu3Sn ） ， 液 相 消 失 。 此 后 一 直 到 798 ℃ 烧 结 体 保 持 在 固 相 状 态 下 。当 烧 结 温 度 升 高 到 798 ℃ 时 ， β 相 发 生 反 应 ， 形 成 锡 在 铜 中 的 面 心 立 方 α 固 溶 体 和 液 相 ， 此后 烧 结 一 直 在 有 液 相 存 在 的 状 态 下 进 行 。 冷 却 后 的 组 织 为 α固 溶 体 相 和 铜 锡 化 合 物 ε相 的 两相 组 织 。 这 对 Cu-Ni -Sn 合 金 烧 结过程中相的变化分析有一定的指导。
在 实 际 生 产 中 一 般 将 烧 结 过 程 划 分 为 3个 阶 段 ： 低 温 预 烧 结 ， α≤ 0.25 ； 中 温 烧 结 ，α≤ 0.4 ~ 0.55 ； 高 温 烧 结 α≤ 0.5 ~0.85 。 随 阶 段 的进行，温度逐级升高。
三 个 阶 段 烧 结 过 程 主 要 发 生 的 变 化 包 括 有 ：组 元 金 属 的 回 复 ， 吸 附 气 体 与 水 分 的 挥 发 ，成 形 剂 、 润 滑 剂 的 分 解 以 及 排 除 等 ， 这 一 阶 段 属 于 烧 结 准 备 阶 段 ， 为 进 一 步 的 烧 结 净 化 环境 ； 第 二 阶段中随温度的升高，合金物质颗粒之间开始形成烧结颈，并 相 互 结 合 ， 颗 粒 表面 氧 化 物 发 生 还 原 反 应 从 而 继 续 参 与 烧 结 ， 颗 粒 间 的 结 合 封 闭 了 互 相 之 间 的 空 隙 ； 第 三 阶段 中 温 度 更 高 ， 颗粒间的烧结颈进一步长大，更多的颗粒得到合并，烧结体会 得 到 进 一 步的 收 缩 、 球 化 。
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当θ=0是最理想的液相烧结条件；当θ>90O，发生反烧结现象；当
影响因素：烧结温度、烧结时间、添加剂、固相颗粒的表面状态 氛。
液相烧结原理
溶解度
有限的溶解可改善润湿性； 固相溶于液相后，液相数量相对增加； 固相溶于液相，可以借助液相进行物质迁移； 溶在液相中的成分，可以增大固相颗粒分布的均匀性。 溶解度过大会使液相数量太多，也对烧结过程不利。
原料的制备
WC粉的制备
在钨粉的碳化工艺中，可分为通氢气和不通氢气两种情况。 C+H2 CH4 ，生产的CH4在高温不稳定，发生分解，
此时的炭活性高，沉积在钨粉上，并向钨粉颗粒内部扩散， H2又与炭黑反应生成甲烷，如此往复循环： 总反应式为： W+C=WC
原料的制备
粘结金属Co的制备
硬质合金用的钴粉的生产中常用氧化钴（混合物）作 原料，用氢还原后得到海绵钴，再经破碎、过筛得到
液相表面张力的推动使得固相颗粒的相对位置发生变化。
毛细管力作用使颗粒调整位置、重新分布达到最紧密排布。烧结 速增加。
液相流动与颗粒重排是液相烧结的主导致密化机理。
液相烧结原理
固相溶解和再析出阶段
在固相在液相中具有一定溶解度的LPS体系，由于化学位的差异， 化学位高的区域： 颗粒突出的尖角处和细颗粒。 即发生细颗粒和颗粒尖角处的优先溶解。 压坯中颗粒间接触处（应力） 化学位较低的部位： 一般为颗粒的凹陷处和大颗粒表面。 溶解在液相中固相组分的原子在这些部位析出
→CO2气密封存放→鉴定料→混合料。
PS：完成球磨过程的混合料经320目过筛网筛后，一般要沉淀8h，以便酒精充 行干燥。
将干燥后的混合料用180目网筛进行筛分，其目的是除去浆料干燥时产生
并使混合料拓散，易于散热。
压制成形
模压成形工艺过程：掺胶→筛分→制粒→压制→加工和
成形剂的制备
1、溶剂：航空汽油或溶剂汽油。 2、浓度：根据橡胶用量及混合料的松比来调整。一般为8%~13%。
② 增碳：降低共晶点，相对地提高液相数量，有利于烧结致密化。
液相烧结原理
粉末颗粒内开孔隙
降低颗粒重排的液相数量： 减小固相颗粒之间的液膜厚度 增加固相颗粒之间的接触机会 增加颗粒重排阻力
液相烧结原理
除此之外，添加剂的分布均匀性、添加剂的数量（直接影响液 压坯密度、加热与冷却速度、杂质、温度、时间、气氛都将会 结效果。
硬质合金烧结工
碳化钨钴的相变过程 原料的制备 研磨 混合料的制备 压制成形 硬质合金的烧结
碳化钨钴的相变过程
碳化钨硬质合金的相组成
右图为W-Co-C三元系沿Co-WC线垂直截面的状态图，以WC 含量为60%的WC-Co合金为例。出现液相前，WC在CO中的 溶解度随温度的升高二增大，至共晶温度（约1340时，烧 结体中的开始出现共晶的液相，在烧结温度（1400）并在 该温度下保温时，烧结体由液相和剩余的WC固相组成，冷 却时，首先从液相中析出WC，温度低于共晶温度时则形成 WC+γ两相组织的合金
液相烧结原理
液相烧结组织特征
液相的分布
主要取决于液相数量和二面角的大小，在液相充足且没有气体存在的
况下分为以下三种情况：
①
Ψ=0ﾟ：烧结初期液相浸入固相颗粒间隙，引起晶粒粗化，再经
析出颗粒长大阶段，固相连成大颗粒，被液相分隔成独立的小岛
Ψ=0ﾟ
液相烧结原理
② 0ﾟ<Ψ<120ﾟ: 液相不能浸蚀固相晶界，固相颗粒黏结成骨架 称为不被液相完全隔离的状态。
燥柜或电热干燥箱中进行干燥，干燥温度一般为100~130℃，干燥时间
压胚的加工和清理：干燥后，对压胚进行半检，用纱布和毛毡清除压
毛刺粘料等，并对轻微的缺口掉角加以修理，，最后检查胚的形状和
有无压制缺陷。
硬质合金的烧结
1、脱除成形剂及预烧结阶段（<1000℃） 发生变化：1）成形剂的脱除
2）粉末表面氧化物还原
压制成形
粒料的制备
压团法：将粒料在较低压力（200~230kg/cm2）下压成一定大小的团块，然
团块打碎用30目的筛子过筛，就得到了料粒。
转速，而YT料则要求较粗的滚筒或较高的转速。
滚动法：使物料在滚筒中滚动而球化制粒，一般YG料要求较细的滚筒或较
喷雾法：将原辅料和粘合剂混合，不断搅拌成含固体量为50~60%的均匀混
然后在热空气流中干燥得到近似球形的细小颗粒。
再用泵将混悬液通过高压泵嘴或甩盘输入到特殊的雾化器中雾化形成细微
压制成形
压制
1、压制：称量一定量粒料，装入压模中，施加一定压力，保载一段时
2、压胚的干燥：以橡胶作成形剂时，为了完全排除压胚中残留的汽油
提高压胚强度，和消除压胚中的应力，压胚必须经过干燥。将压胚置
溶解-再析出机构使得颗粒外形趋于球形，小颗粒减小或消失，大颗
液相烧结原理
骨架烧结机构
当液相不完全浸湿固相或液相数量较少时，骨架烧结机构作用明显
颗粒互相接触、黏结并形成连续的骨架；结果：大量颗粒直接接触 液相所包裹。 满足γSS/2<γSL或二面角Ψ>0的条件。 骨架形成后的烧结过程与固相烧结相似。
液相烧结原理
液相数量
在一般情况下，液相数量的增加有利于液相均匀地包覆固相颗粒
相颗粒间的接触机会，为颗粒重排列提供足够的空间和降低重排 为致密化创造条件。
过多时无法保证产品形状；过少时烧结体内将残留一部分不被液
小孔。
液相烧结原理
液相烧结过程
液相流动与颗粒重排阶段
温度高于液相组分的熔点或共晶点。
重合金：以金属键和离子结合，具有一定的方向性，高能晶面优先 率高，趋向于卵形。
液相烧结原理
液相烧结效果的影响因素
粒度
细颗粒有利于提高烧结致密化速度，便于获得高的最终烧结密度
①颗粒重排阶段：细颗粒可提高毛细管力。
②溶解-再析出阶段：强化固相颗粒之间和固相/液相间的物质迁移 细小晶粒的烧结组织有利于获得性能优异的烧结材料。
钨钛钽（铌）类硬质合金：主要成分 是碳化钨、碳化钛、碳化钽（或碳化 铌）及钴
目录
硬质合金制备的基本原理
碳化钨钴硬质合金烧结工
硬质合金的应用
硬质合金制备的基本
液相烧结原理 烧结过程中的相变
液相烧结原理
液相烧结
定义
烧结温度高于烧结体系低熔组分 的熔点或共晶温度的多元系烧结 过程，即烧结过程中出现液相的 粉末烧结过程统称为液相烧结。
3、过程：将橡胶表面清洗干净，将橡胶切成小块（25mmx25mmx25mm） 的灰分降低。经过不少于48h的沉淀后方可用320目筛网筛过筛。 混合料加1800毫升橡胶汽油溶液。
中进行溶解，并在溶解过程中不断搅拌，搅拌时间不低于18h，以便使橡胶
4、加入量：0.6~1%。橡胶用量随混合料松比的降低而增加，生产中一般是
硬质合金的烧结
4、冷却阶段（1400℃~室温）
在这一阶段，合金的组织和结晶相成分随冷却条件的不同而产
冷却后得到最终组织结构的合金。
环境和可持续发展
——烧结气氛
烧结保护气氛：
1）促进粉末表面氧化膜还原，加速烧结过程的进行
3）防止个别组分（如碳等）被烧损
2）将烧结时放出的气体和各种挥发物及时带走而不至于污
切削应用领域
硬质合金的出现，切削加工工具的各项性能都得到提高，特别是它的 和高耐磨性，被不同行业都能发挥它的用处。
航空航天领域：不锈钢、高温合金、镁铝记忆钛合金是航空航天
要材料，其中一发动机所采用的高温合金与钛合金材料的加工对
的要求较高。高温合金和钛合金在540摄氏度以上的高温状态下仍
的强韧性和低的导热性，被称为耐热超强合金。由于耐热超强合
和组织特性，其切削性能很差。从技术和可加工性层面分析，通 金工艺制造的合金能理想的克服这一问题。
粉末冶金工艺制 造的钛合金飞机 发动机
超固相线液相烧结：液相在粉末颗粒内形成，是一种在微区范围 液相烧结更为均匀的烧结过程。
液相烧结原理
液相烧结条件
液相必须润湿固相颗粒（润湿性）
固相在液相中 （溶解度因素
液相量一般不超过烧结体积的35% （液相数量）
液相烧结原理
润湿性
这是液相烧结得以进行的前提（否则产生反烧结现象）。 烧结体系需满足方程：γS=γSL+γLCOSθ 为普通的液相烧结情况。
液相烧结原理
颗粒形状
颗粒重排阶段初期，颗粒形状影响毛细管力大小。 在溶解-再析出阶段，颗粒形状的影响效果降低。
形状复杂的固相颗粒降低烧结组织的均匀性，综合力学性能较低。
液相烧结原理
粉末的化学计量
主要是化合物粉末烧结体系，WC-Co合金： ① 缺碳：降低烧结致密化效果；导致WC晶粒的不连续长大。
压胚强度有所提高。
3）粘结金属粉末开始产生回复和再结晶，颗粒开始表面扩散
2、固相烧结阶段（1000℃~1320℃（共晶温度） ）
结体出现明显收缩。
烧结体中的某些固相反应加剧，扩散速度增加，颗粒塑性流动加强，
3、液相烧结阶段（1320~1400℃）
而奠定了合金的基本组织结构。保温30~120min。
当烧结出现液相后，烧结体收缩很快完成，碳化物晶粒长大并形成骨架
金属钴粉。采用这种方法生产的钴粉粒度细，纯度高。
氧化钴氢还原过程反应式为： Co2O3 +3H2=2Co+3H2O Co3O4+4H2=3Co+4H2O
混合料的制备
1、过程的目的：将各种碳化物和粘结金属的粉末配置成
一定成分、一定粒度的均匀混合物。 2、方法：湿球磨
3、湿磨液体介质：酒精水溶液
4、流程：（碳化钨粉+钴粉+钨粉+酒精）→称料装机→湿 磨→卸料→过滤→沉淀→料浆→装机干燥→冷却→筛分