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钢结硬质合金制备工艺《资讯》

发布时间:2020-08-17 12:08:42 阅读: 来源:金属缓蚀剂厂家

2017-07-03 17:27:02来源: 贤集网

随着现代科技的发展,传统方法像熔体浸渍等已被淘汰,新的工艺技术不断涌现。但是目前主流方法仍然是粉末冶金和原位合成法。

(1)粉末冶金法粉末冶金法是制备碳化钛钢结合金产品的常规工艺。其主要步骤为:配料→将原料混合搅拌→压制成型→在真空烧结炉中烧结→成品。该法具有如下优点:可通过改善压制力及烧结工艺实现对碳化钛钢结硬质合金孔隙率的控制;通过调整原料配比达到不同性能的需求;能够通过合理的混合工艺控制碳化钛硬质相在钢基体中分布的均匀性,避免成分的严重偏析;同时还能很好地控制晶粒细化和晶粒长大,而较高的位错密度则为TiC钢结硬质合金获得优越的力学性能提供了可能。

(2)原位合成法所谓原位合成法,是指通过一定的化学反应在基体内形成硬质相,进而实现强化效果的一种方法。该法的特点是原料间发生反应而形成复合材料,因此避免了界面污染的问题,得到的材料强度较高。原位合成法主要又分为反应铸造法和自蔓延燃烧合成法。原位反应铸造法是对传统熔铸法的一种改进方法。例如在制备碳化钛钢结硬质合金时,传统的熔铸法是将碳化钛硬质粉末直接加入钢液中,而加入的硬质相可能由于表面污染而影响与基体的结合。

而反应铸造法是将钛粉和碳粉或将容易形成硬质相的原料加入到钢液中,由此生成粒度在微米级别的碳化钛颗粒,且生成的硬质相在熔炼过程中由于搅拌作用可在钢基体中均匀分布,并且碳化钛和基体相容性较好。该法制备出的硬质合金材料具有性能优异、成本低且操作简便等特点。例如,章德铭等人利用生铁、钛铁和废钢等材料为主要原料并在高频感应电炉中进行熔炼,通过反应铸造法制备了原位TiCp/Fe复合材料。并指出,保温时间的延长有助于TiC反应合成的充分进行,初生TiC晶核增加。同时,原料配比对顺利形成TiC有着重要影响。

K.Feng等人采用新型的反应铸造法原位合成了碳化钛增强铁基复合材料,该研究的主要步骤如下:首先压制一定配方的预制块,然后通过利用浇注铁合金液的热量反应合成复合材料。同时,该研究也提出了以下几个方面的注意事项:首先,通过合理的工艺将反应物加入到铁基合金熔液中;其次,营造反应物在铁合金中充分溶解和扩散的良好氛围;再次,控制好反应热量以克服反应所需要的激活能;最后,溶解物钛和碳在铁合金液中原位化合成碳化钛。该技术中,能否生成饱和碳的碳化钛的关键是生料的碳钛比例,同时对抑制Fe2Ti沉淀相的生成也有十分重要的作用,脆性的Fe2Ti沉淀相对复合材料的冲击韧度极为不利。为使组织更加致密,其抗弯强度进一步提高,可加入以铬铁粉、钼铁粉等;硬质相(Ti,V)C的面间距比硬质相TiC的面间距均有不同程度的减小,(Ti,V)C颗粒尺寸明显减小,分布更均匀,颗粒形状趋于球形。

自蔓延燃烧合成法也是制备钢结硬质合金的一种方法。自蔓延燃烧合成法就是在真空或惰性气氛中引燃合成钢结硬质合金组分原料,利用化学反应放出的热量,使反应自动地进行蔓延燃烧,直到全部完成。该方法优点是操作简单,产生的瞬间高温能够使杂质挥发。但局限性也较为明显,主要体现在该方法对各原料的纯度要求苛刻,且很难控制反应过程,以该法生产的产品气孔率较高,力学性能较低。为此,不少学者从不同角度对反应机理及影响产品质量的因素进行了研究。FAN等认为以Fe粉、Ti粉、C为原料自蔓延高温合成TiC-Fe复合材料的反应机理是三元反应扩散/溶解-析出模型。该反应具有异步性和不完全性,异步性是因为Ti的扩散速率大于Fe的扩散速率,Ti原子优先与C反应;而不完全性则是因为粗颗粒的铁粉或钛粉降低了扩散速率,致使残余相TiFe2产生。SAIDI等研究认为只有在较高升温速率下,反应才能自动持续下去;燃烧合成反应的引燃温度是由Fe-Ti系统的共晶温度所决定的。随着系统中铁含量增加和反应物粒度减小,引燃温度降低。此外,碳热还原法也是制备钢结硬质合金的一种新技术,其过程是利用还原剂直接将含氧化合物或含氧金属矿物进行还原。

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