《金屬陶瓷(硬質合金).ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《金屬陶瓷(硬質合金).ppt（18頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、硬質合金,1.1 硬質合金的發(fā)展歷史 硬質合金是用粉末冶金生產(chǎn)由難熔金屬化合物和粘接金屬構成的組合材料。 現(xiàn)在硬質合金的發(fā)明者是德國人施勒特爾，他于1923年首先用粉末冶金方法生產(chǎn)硬質合金。他在專利中所提出的工藝，今天仍在WC-Co硬質合金生產(chǎn)工藝中使用。1926年，德國克虜伯(Krupp)公司首先進行硬質合金的工業(yè)生產(chǎn)，并以“維迪阿” ( Widia)的商標(意為象金剛石）在市場銷售。隨后很快傳到歐美及日本等國。 硬質合金的發(fā)展情況見表1。值得指出的是，自1953年有人首先采用可轉位刀片以來，由于使用這種刀片不用焊接，可隨時調換刀片，刀桿可長期使用，經(jīng)濟效果顯著，推廣迅速，這
2、是硬質合金工業(yè)的重大進展之一。六十年代末期，西德克虜伯公司成功研制了涂層硬質合金，用此,表1 硬質合金的發(fā)展情況,制成的刀片的使用壽命可比標準的可轉位刀片高出好幾倍，而且切削速也可以提高2530%，從此獲得了廣泛的應用，這是硬質合金生產(chǎn)發(fā)展過程中的又一個重大進展。此外，六十年代末期引入硬質合金生產(chǎn)領域的熱靜壓技術，以及七十年代移植到硬質合金生產(chǎn)領域的噴霧干燥技術，使硬質合金生產(chǎn)工藝又向前邁進了一大步。 我國硬質合金工業(yè)是從20世紀50年代初建設株洲硬質合金廠開始的，50多年來，從無到有，不斷發(fā)展，取得了令世人矚目的成就，但整體技術水平特別是高附加值制品的生產(chǎn)與世界先進水平比較仍存在較大差
3、距。,1.2 粉末冶金方法及其應用 20世紀初研制了一種粉末經(jīng)壓制成型并經(jīng)燒結而制成零件或毛坯，這種方法稱粉末冶金法。,粉末冶金的應用主要有以下幾個方面： （1）減摩材料 應用最早的是含油軸承。 （2）結構材料 它是用碳鋼或合金鋼的粉末為原料，采用粉末冶金方法制造結構零件。這種制品的精度較高、表面光潔，不需或少需切削加工即為成品零件。 可用于制造液壓泵齒輪、電鉆齒輪、凸輪等。,（3）高熔點材料 一些高熔點的金屬和金屬化合物如W、Mo、WC、TiC等，用熔煉和鑄造方法生產(chǎn)比較困難，可用粉末冶金方法生產(chǎn)，如各種金屬陶瓷、鎢絲及Mo、TA、Nb等難熔金屬和高溫合金。,（4）特殊電磁性能材料
4、 如多孔過濾材料，假合金材料等 缺點：由于設備和模具的限制，粉末冶金還只能生產(chǎn)尺寸有限和形狀不很復雜的制品，燒結零件的韌性較差，生產(chǎn)效率不高，成本較高。,1.3 硬質合金的性能特點、分類及應用 1.3.1硬質合金的性能特點 （1）高硬度、耐磨性好、高熱硬性 （2）抗壓強度、彈性模量高 抗壓強度高可達6000MPa，但抗彎強度 低，只有高速鋼的1/31/2。彈性模 量很高，韌性很差。 硬質合金焊接刀片 （3）耐蝕性和抗氧化性良好，熱膨脹因數(shù)比鋼低 缺點：抗彎強度低、脆性大、導熱性差 加工：采用電加工（電火花、線切割）和專門的砂輪磨削,1.3.2硬質合金的分類、編號,(1)
5、 鎢鈷類硬質合金 由碳化鎢和鈷組成,常用代號有YG3、YG6、YG8等。代號中“YG”為“硬”、“鈷”兩字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字表示鈷的含量（質量分數(shù)100）。 例如，YG8，表示平均WCo8，其余為碳化鎢的鎢鈷類硬質合金。 WC 刀具,（2）鎢鈷鈦類硬質合金 由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成，常用代號有YT5、YT15、YT30等。代號中“YT”為“硬”、“鈦”兩字的漢語拼音字首，后面的數(shù)字表示碳化鈦的含量（質量分數(shù)100）。 硬質合金中，碳化物含量越多，鈷含量越少，則硬質合金的硬度、熱硬性及耐磨性越高，但強度及韌性越低。 例如，YT15，表示平均WTi15，
6、其余為碳化鎢和鈷含量的鎢鈦鈷類硬質合金。 TIC 刀具,（3）通用硬質合金 主要成分是碳化鎢、碳化鈦、碳化鉭（或碳化鈮）及鈷。這類硬質合金又稱通用硬質合金或萬能硬質合金。 其牌號由“YW”（“硬”、“萬”兩字漢語拼音字首）加順序號組成，如 YW1。 鎢鈦鉭刀具,1.3.3 硬質合金的應用 硬質合金主要用于制造切削刀具、冷作模具、量具和耐磨零件。鎢鈷類合金刀具主要用來切削加工產(chǎn)生斷續(xù)切屑的脆性材料；鎢鈷鈦類合金主要用來切削加工韌性材料；通用硬質合金既可切削脆性材料，又可切削韌性材料。硬質合金也用于冷拔模、冷沖
7、模、冷擠壓模及冷鐓模。,硬質合金應用推薦,1.3.4 鋼結硬質合金 是近年來發(fā)展的一種新型硬質合金，是以一種或幾種碳化物（WC、TiC）等為硬化相，以合金鋼（高速鋼、鉻鉬鋼）粉末為粘結劑，經(jīng)配料、壓型、燒結而成。鋼結硬質合金具有與鋼一樣的可加工能力，可以鍛造、焊接和熱處理。 缺點：脆性大、韌性低、難以加工成型，制約了工程結構陶瓷發(fā)展及其應用。,,1.4 燒結成型 硬質合金燒結成型就是將粉末壓制成坯料，再進燒結爐加熱到一定溫度（燒結溫度），并保持一定的時間（保溫時間），然后冷卻下來，從而得到所需性能的硬質合金材料 。 硬質合金燒結過程可以分為四個基本階段： 1：脫除成形劑及預燒
8、階段，在這個階段燒結體發(fā)生如下變化： 成型劑的脫除，燒結初期隨著溫度的升高，成型劑逐漸分解或汽化，排除出燒結體，與此同時，成型劑或多或少給燒結體增碳，增碳量將隨成型劑的種類、數(shù)量以及燒結工藝的不同而改變。 粉末表面氧化物被還原，在燒結溫度下，氫可以還原鈷和鎢的氧化物，若在真空脫除成型劑和燒結時，碳氧反應還不強烈。粉末顆粒間的接觸應力逐漸消除，粘結金屬粉末開始產(chǎn)生回復和再結晶，表面擴散開始發(fā)生，壓塊強度有所提高。,2：固相燒結階段（800--共晶溫度） 在出現(xiàn)液相以前的溫度下，除了繼續(xù)進行上一階段所發(fā)生的過程外，固相反應和擴散加劇，塑性流動增強，燒結體出現(xiàn)明顯的收縮。 3：液相燒結階段（
9、共晶溫度--燒結溫度） 當燒結體出現(xiàn)液相以后，收縮很快完成，接著產(chǎn)生結晶轉變，形成合金的基本組織和結構。 4：冷卻階段（燒結溫度--室溫） 在這一階段，合金的組織和相成分隨冷卻條件的不同而產(chǎn)生某些變化，可以利用這一特點，對硬質合金進行熱處理以提高其物理機械性能。,1.5 發(fā)展趨勢 當前硬質合金刀具材料牌號正向著兩個相反的方向發(fā)展，一方面，通用型牌號的適用面越來越廣，通用性越來越強。另一方面，專用型牌號越來越具有針對性，更加適應被加工材料和切削條件，從而達到提高切削效率的目的。 如：美國Kennametal公司推出的新的KU系列(KU10T、KU25T、KU30T)牌號就具有非常廣泛
10、的通用性。其中，KU10T和KU25T采用了具有高韌性的和高耐磨性的硬質合金基體，并配以高含鋁量的TiN+TiAlN復合PVD涂層；而KU30T則采用了韌性極好的富鈷層梯度硬質合金基體，配以TiN+TiCN+TiN復合CVD涂層。新的KU系列牌號可廣泛適用于鋼、不銹鋼、鑄鐵、非鈦合金、高溫合金和硬材料的車削、鏜孔、切槽、切斷和螺紋加工。該公司新推出的KC5510和KC5525則是專為高效率加工高溫合金而設計的牌號，晶粒細化的高鈷硬質合金基體，配以高性能的TiAlNPVD涂層，使刀片具有極強的抗熱變形能力，可以比其它PVD涂層刀具提高兩倍以上的切削速度。日本Tungaloy超硬工具株式會社推出的
11、T6000系列牌號(T6020、T6030)，則是專為不銹鋼車削加工開發(fā)的CVD牌號。ISCAR公司推出的專用于高速銑削加工灰鑄鐵和球墨鑄鐵的DO-TEC涂層牌號(DT7150)，采用了Al2O3-MTCVD內(nèi)涂層加TiAlNPVD外涂層的復合涂層技術，具有極高的耐磨性及抗剝落性。,金剛石CVD涂層刀具的性能又有了進一步的提高，產(chǎn)品覆蓋了可轉位刀具和整體硬質合金刀具。廈門金鷺特種材料有限公司展出了新開發(fā)的“青霜”系列超細結晶金剛石涂層立銑刀。與通常的金剛石涂層相比，“青霜”系列金剛石涂層為超細結晶，平均粒度1m，涂層表面更加光滑，刀具壽命可提高20倍以上。日本OSG公司也展出了適用于石墨電極和
12、銅電極加工的超微粒結晶金剛石涂層銑刀，結晶粒度為1m，涂層厚度620m，使刀具的刃口更加鋒利，減少切削中的粘結，降低了工件表面的粗糙度。美國SGS刀具公司則推出了非晶體的金剛石(AmorphousDiamond)涂層立銑刀，用以加工最具磨損特性的材料。刀具表面是沿著刀具曲面精確形成的晶瑩光滑的厚度約為1m的非晶體金剛石薄膜，其最顯著的特點是使刀具在具有金剛石極高的抗磨損能力(表面硬度達6090GPa)的同時，又具有光滑的刀具表面，降低了刀具表面與工件的摩擦，從而大大降低了切削溫度。此外，非晶體金剛石涂層的另一大特點是對刀具基體材質沒有特殊要求，可在任何材質的刀具基體表面涂覆，其涂覆溫度僅為150。據(jù)介紹SGS非晶體金剛石刀具可比AlTiN涂層刀具的壽命長6倍。,Thats all Thank you!,
金屬陶瓷(硬質合金).ppt
