稀土改性Co包覆WC粉末制备及SPS烧结研究

题名:稀土改性Co包覆WC粉末制备及SPS烧结研究
作者:方强
学位授予单位:哈尔滨工业大学
关键词:放电等离子体烧结;;稀土改性;;硬质合金
摘要:

 本文首次将工业中钴粉的制备方法用于WC-Co复合粉末的制备,把制造硬质合金过程中钴粉的制备和粉末的混合两步简化成一步,同时用联氨催化分解在WC-Co粉中沉积稀土。采用有限元模拟确定烧结温度,对这种方法制备的粉末Neodymium magnets与机械混合的粉末进行了放电等离子体烧结,最后对烧结试样进行了分析测试。

 试验了复合粉末制备的化学镀和简化的化学包覆方法,用一种成熟的纳米钴粉制备技术在WC颗粒表面包覆金属Co,相对于化学镀,简化方法不需要加入大量的络合剂,并且工艺简单,可以大大提高生产效率,具有很高的应用价值。试验了稀土添加的联氨分解法和尿素分解法,用联氨催化分解在WC-Co粉中沉积稀土,稀土的分布更加均匀,相对尿素分解形成碱性环境,本法可以防止金属Co在溶液中的腐蚀,得到的粉末纯度更高。对醇水体系的反应机理进行了理论和实验分析,结果表明WC表面具有催化活性,这使得均匀包覆成为可能;乙醇可以抑制钴离子与水分子结合,从而使反应容易发生;N2H4在还原钴离子时,除了作还原剂,还能和这些金属离子有一定程度的配合,这可以防止沉淀的产生,有利于它和金属离子之间的电子流动。

 热电耦合有限元模拟结果表明,试样中心的温度稍高于试样边缘,试样厚度方向温度梯度相对较小。并且还发现,烧结http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php系统中温度最高点大部分时间都在压头内接近烧结粉末的区域。对于WC-10Co复合粉末,整个试样各个部分的温度差不超过50℃。

 分析测试结果表明在WC颗粒表面包覆金属Co相对于机械混合方法,可以同时提高硬质合金的硬度和韧性,稀土改性剂能够有效改善粉末的烧结性能及硬质合金的力学性能,明显降低摩擦系数,促进粉末的致密化并降低烧结能量消耗。
学位年度:2010