1、硬質(zhì)合金屬于典型的多元液相燒結。在燒結過程中，既有物理變化也有化學變化。燒結過程中最重要的變化是：燒結體的致密化；粘結劑相組成的變化；碳化物顆粒生長；合金結構的形成。定義：多組分燒結過程，其中燒結溫度高于燒結系統(tǒng)中低熔點組分的熔點或共晶溫度；或者在燒結過程中出現(xiàn)液相的粉末燒結過程統(tǒng)稱為液相燒結。液相燒結，1、潤濕角，燒結溫度升高和降低。主要是SL降低了。潤濕是一個動態(tài)平衡過程，燒結時間適當延長和縮短；添加劑：導致還原：添加劑能促進固相和液相之間的物理溶解和輕微化學反應；碳化鈦鎳，添加鉬。固體粒子的表面狀態(tài)。固體顆粒的粗糙度增加，提高了固氣界面能量。液固潤濕過程易于實施；燒結氣氛：液態(tài)或固態(tài)氧化

2、膜的形成導致潤濕性下降。2、溶解-再沉淀階段，其中固相在液相中具有一定溶解度的系統(tǒng)；不同的化學位置，化學位置高的位置將優(yōu)先溶解，并在附近的液相中形成濃度梯度；固體原子在液相中的擴散和宏觀的馬爾特溫流動(溶質(zhì)濃度的變化導致液體表面張力的梯度，導致液相流動)發(fā)生，并在低化學位置沉淀。在化學位置高的區(qū)域，顆粒凸起或變尖，細顆粒；細顆粒和顆粒尖角優(yōu)先溶解。較低化學位置的顆粒凹陷和大顆粒表面；溶解在液相中的固體成分的原子在這些位置沉淀。在燒結的微觀過程中，液相優(yōu)先沿晶界形成：溶質(zhì)原子的偏析出現(xiàn)在晶界；原始顆粒間的液相流動和顆粒重排，以及顆粒間的分裂和解體；液相再分布和粒子重排；致密化。碳化鎢-鈷是典型的

3、液相燒結：鈷完全潤濕碳化鎢；燒結溫度(13801490)高于碳化鎢和鈷的共晶溫度，液相始終存在于保溫階段。碳化鎢部分溶于鈷，而鈷相不溶于碳化鎢。碳化鎢-鈷偽二元相圖，5、硬質(zhì)合金燒結的幾個階段，去除成形劑和預燒結階段(800):去除成形劑(揮發(fā)、開裂)；粉末表面的氧化物還原；粘結的金屬粉末開始恢復和再結晶，顆粒表面開始膨脹，致密強度提高。固態(tài)燒結階段(800共晶溫度):共晶溫度是指溫度緩慢上升時出現(xiàn)共晶液相的溫度。碳化鎢-鈷合金在平衡燒結過程中的共晶溫度為1340。此時，擴散速率增加，顆粒的塑性流動增強，燒結體明顯收縮。液相燒結階段(共晶溫度燒結溫度):液相出現(xiàn)后，燒結體的收縮迅速完成，碳化物

4、晶粒長大，形成合金的骨架和基本結構。冷卻階段(室溫燒結溫度):合金的顯微組織和結合相組成隨冷卻條件的不同而變化。冷卻后，獲得具有最終結構的合金。6、6、當混合物的純度非常高并達到理想的均勻性，并且在燒結過程中溫度上升非常慢時，認為燒結體處于平衡燒結狀態(tài)。加熱過程：當成分為的燒結體在1340達到A點時，燒結體內(nèi)開始出現(xiàn)共晶成分液相。同時，碳化鎢不斷溶解成固溶體。在共晶溫度下保持較長時間后，固溶體的所有成分都達到點A，并轉變?yōu)辄cD的液相。冷卻過程：當溫度從1400降低時，液相中析出的碳化鎢量逐漸減少，其成分沿cd線變化。共晶反應在共晶溫度下發(fā)生，析出點成分固溶體和碳化鎢次生晶體液相在燒結體各小區(qū)域

5、出現(xiàn)的時間不同。沒有足夠長的保持時間，燒結體不同部分的液相組成是不同的。冷卻過程：由于燒結體中含有大量可作為結晶中心的原始不溶性碳化鎢，合金的顯微組織與緩慢冷卻時的平衡狀態(tài)差別不大。合金的凝固組織：由于擴散過程困難，如果合金快速冷卻，固溶體中的碳化鎢含量可能會過飽和。此時，合金的顯微組織可能是碳化鎢原始共晶，合金的相組成仍然是碳化鎢。碳化鎢鈷鈷合金的非平衡燒結過程、實際燒結過程、碳化鎢鈷混合物的燒結特性：碳化鎢碳三元共晶溶液出現(xiàn)在12801300，鈷碳二元共晶溶液出現(xiàn)在1320。與碳化鎢鈷體系相比，該混合物的液相溫度較低，在鈷含量相同的情況下，液相量較多。當體系中游離碳含量足夠高時，在冷卻過程

6、中可能出現(xiàn)三元共晶WC _ c，最終合金中形成石墨。然而，當碳含量太小時，合金仍然是碳化鎢兩相結構。碳化鎢-鈷-W2C混合物的燒結特性：當混合物中缺少碳時，在低溫下形成相。(相為三元化合物，鈷(18.021.0%)，碳(1.41.5%)。由于碳化鎢的共晶溫度較高(1370)，在平衡條件下，燒結體中液相出現(xiàn)的溫度較高。在不平衡條件下，可能出現(xiàn)碳化鎢二元共晶液相。相當一部分鈷形成相，因此燒結體中液相的量相對減少。當W2C含量較高時，可獲得碳化鎢三相結構的合金。9、WC COW2CC混合料的燒結特性：生產(chǎn)中常見的混合料成分，尤其是當使用人造橡膠作為成型劑時。燒結過程因一些固相化學反應而變得復雜。相是

7、在低溫下形成的。當碳的量足夠時，該相由于滲碳而消失。W2C也可以碳化成碳化鎢。生成的c三元共晶(12501270)也可能消失。所得合金為碳化鎢兩相結構。當碳含量過高時，可視為碳化鎢鈷碳的燒結。當碳含量不足時，可視為碳化鎢鈷的燒結，實際燒結過程，10，硬質(zhì)合金燒結過程，加熱速率：1200之前緩慢加熱；丁二烯橡膠在300左右開始裂解，在600下可完全裂解半小時，石蠟在400以上可完全汽化。燒結溫度：燒結溫度主要取決于燒結過程中的鈷含量。鈷相越多，燒結溫度越低。一般來說，YG合金的燒結溫度在13801490范圍內(nèi)，而TY合金的燒結溫度高于YG合金，而真空燒結比氫氣燒結低50100。此外，加入TaC、

8、NbC可以使燒結溫度大幅波動。保溫時間：保溫時間主要由合金等級和燒結溫度決定。在過低的溫度下長時間燒結會使碳化鎢晶粒粗化，降低合金的強度，降低設備的生產(chǎn)能力。如果在過高的溫度下燒結時間太短，時間的微小波動將嚴重影響合金質(zhì)量。燒結保護氣氛：促進粉末表面氧化膜的還原，加速燒結過程；燒結過程中釋放的氣體和各種揮發(fā)物被及時帶走，不會污染產(chǎn)品；防止個別成分(如碳等。)燃燒。保護氣氛主要是氫氣，包括分解的氨、氨氣和真空。11、保護產(chǎn)品不與石墨舟直接接觸。降低石墨的滲碳效果；保護產(chǎn)品免受高溫氫氣的直接沖刷，以減少高溫氫氣對產(chǎn)品的脫碳；保護產(chǎn)品不受溫度波動的影響(如進出船只)，并使加熱更加均勻；固定產(chǎn)品并保護

9、壓塊免受損壞；保護底部產(chǎn)品在出現(xiàn)時不會因上部產(chǎn)品的重量而變形；吸收碳作為碳氫化合物氣體在低溫下分解的接觸劑，并保護產(chǎn)品不過度增加碳；在高溫下，碳會與氫氣和水蒸氣發(fā)生反應，以防止產(chǎn)品過度脫碳。這燒結溫度接近系統(tǒng)的共晶點，出現(xiàn)塑性流動。粒子靠得更近。燒結體經(jīng)歷急劇收縮。該階段沒有液相，燒結體的致密化程度有限。第三階段：液相的出現(xiàn)。隨著碳化物顆粒的重新排列，碳化物溶解并沉淀。表面張力的作用導致孔隙的大小和數(shù)量逐漸減少。粒子間接接觸優(yōu)先溶解。碳化鎢-10.5%鈷；碳化鎢-6%鈷、13、硬質(zhì)合金致密化、液固相潤濕角和液體毛細力的影響因素隨著碳化物顆粒潤濕角的減小而增大。當液相量小于50%時，毛細管力隨著

10、液相量的增加而增加。相比之下，碳化物顆粒的流動阻力隨著其增加而減小。影響液相溫度和數(shù)量的燒結體碳含量。碳含量較高的燒結體液相溫度較低。原始碳化物顆粒越細，顆粒的中心距離越短，燒結體中的孔徑越小，液體的毛細作用力越大。同時，顆粒越小，表面積越大，固相的擴散速率和液相出現(xiàn)后的溶解沉淀速率越快。粘結金屬和碳化物混合的均勻性。燒結時間：燒結體的致密化程度隨著燒結時間的增加而增加，但致密化速度隨著燒結時間的增加而降低。14、碳化物顆粒生長。燒結后，碳化物的平均晶粒尺寸增大。晶粒生長是由固相擴散和液相溶解引起的。在燒結初期，隨著溫度和時間的增加，碳化鎢顆粒的接觸面不斷擴大。(聚集再結晶)在液相燒結階段，一

11、些活性碳化鎢顆?；虼箢w粒的馬蹄部分首先溶解，然后從液相中連續(xù)沉淀并沉積在周圍的晶粒上。(溶解-沉淀或再結晶)，顯微組織的形成，碳化鎢-鈷硬質(zhì)合金由碳化鎢相和粘結相(相)組成；碳化鎢-碳化鈦-鈷硬質(zhì)合金由碳化鎢相、碳化鎢-碳化鈦固溶體相和結合相組成。碳化鎢相和碳化鎢-碳化鈦相屬于硬質(zhì)相，有助于提高耐磨性，粘結相有助于提高韌性。粘結相與冷卻速度和碳含量有關。例如，如果冷卻速率增加，例如快速空氣冷卻或油淬，可以抑制碳化鎢從鈷中析出，并且可以通過保持較高的碳化鎢含量來強化粘結相。硬質(zhì)合金的燒結條件、燒結設備、真空燒結工藝的特點，真空燒結是指在一定真空度(10-110-2毫米汞柱)下燒結，與在氫氣和氮氣

12、保護氣氛下燒結相比，具有以下優(yōu)點：可以顯著提高爐氣的純度：當氫氣燒結時，當真空度為10-1毫米汞柱時，爐氣的純度相當于-40露點氫氣。改善粘結相的潤濕性：真空負壓可以改善粘結相(尤其是TiC相)的潤濕性，使燒結體收縮更快，提高粘結相分布的均勻性。燒結溫度可以降低：由于粉末表面的氧化物可以在較低溫度下真空還原，液相也可以在較低溫度下出現(xiàn)，燒結時間可以縮短。它可以避免填料對產(chǎn)品的污染：氫氣燒結時，一些氫化鋁填料會吸附在產(chǎn)品表面，含TiC的合金與氧化鋁之間的反應尤為嚴重。使葉片易于焊接：氫燒結的葉片表面通常會滲碳并吸收氧化鋁，這使得葉片和焊劑之間的潤濕性變差。典型的真空燒結過程包括四個階段：脫前階段

13、、預燒結階段、高溫燒結階段、冷卻階段和20，真空燒結過程包括脫蠟(膠)、預燒結、冷卻和在350、400下出料脫蠟(膠)34小時，可在真空或氫氣下進行。預燒通常在700左右進行1小時。燒結一般在13501460進行，整個燒結過程持續(xù)35小時，最高溫度一般保持0.51小時。在冷卻階段，脫蠟(膠)預焙、22、WC-10%微量TaC合金在真空和氫氣燒結條件下的性能、23、低壓燒結：真空燒結時鈷的揮發(fā)損失嚴重，高真空燒結時甚至高達4%，不利于合金成分和性能的控制。然而，高真空燒結有利于氧化物的還原以及氣體和雜質(zhì)的去除。為了解決這一矛盾，可以采用低壓燒結法，具體方法是：在1050-1200范圍內(nèi)使用高真空，在反應完成并除去氣體后，向爐腔中充入氬氣和氦氣等惰性氣體，將壓力升至0.25100毫米汞柱，然后將溫度升至燒結的最高溫度。燒結結束后關閉真空系統(tǒng)，并使壓力上升。在最后燒結階段用氫氣保持。真空低壓燒結，24，真空燒結爐，25，增強型燒結技術，26，燒結后熱處理，硬質(zhì)合金熱處理是燒結后將硬質(zhì)合金加熱到一定溫度進行淬火或直接淬火，然后回火的過程。隨著燒結溫度的升高，碳化鎢在鈷中的溶解度增加，在隨后的緩慢冷卻過程中，溶解在鈷中的碳化鎢再次析出。如果在熱處理溫度下快速冷卻(淬火)，在高溫下溶解在鈷相中的碳化鎢將不會沉淀?；鼗鸩粌H可以消除淬火應力，還可以控制飽和固溶