论文稿YG8硬质合金生产工艺研究——混料

湖南冶金职业技术学院毕业论文课题：YG8硬质合金混料生产工艺研究系部：材料与冶金工程系专业：粉末冶金班级：材料0722学号：29姓名：XXX完成时间：2010年5月31日湖南冶金职业技术学院毕业论文任务书论文题目：YG8硬质合金混料工艺研究学号：29姓名：XXX专业：金属材料工程指导教师：蒋漫文一、主要内容及基本要求主要内容：实践研究了YG8硬质合金混料工艺，其中包括混料工艺流程，各粉末各参数对混料工艺的影响以及混料工艺对后续工艺和产品性能的影响。基本要求：1、论文格式准确，论文内容条理清楚有序。2、混料过程各成分配料比严格按照理论值进行。3、实验过程严谨认真，将各种误差缩少到最低程度。4、认真分析数据，得出精确新颖的结论。5、实验过程中严格按照指导老师的要求进行设备操作并记录号相关数据。目录摘要Abstract1前言…………………………………………………………………12实验方法……………………………………………………………12.1实验原料………………………………………………………22.2实验设备……………………………………………………23混料…………………………………………………………………34压制…………………………………………………………………35烧结…………………………………………………………………76性能检测…………………………………………………………77实验结果与分析…………………………………………………88结论………………………………………………………………9致谢……………………………………………………………10YG8硬质合金混料生产工艺研究YG8carbideproductiontechnologyresearch——mixing摘要：本论文主要讨论研究在生产YG8硬质合金过程中，WC粉和钴粉的配料比例以及它们配料过程对后续生产工艺（压制、烧结）和产品性能的影响。其中，详细计算和求证了WC粉和钴粉的配料比，混合料工艺流程中WC粉和钴粉的球磨和干燥，混料过程中杂质的控制以及混料后对实验结果的分析和总结。关键词：粉末冶金YG8硬质合金混料Abstract：Thispapermainlydiscussedresearchontheproductionprocess,wcyg8exhibitionsandcobaltpowdertheproportionoftheingredientsonthefollow-upprocessandtheirproductionprocesses（coercionorsintering）andperformanceimpact.thedetailedcalculationandverificationthewcandcobaltpowderofingredientsandmixmaterialsinwcprocessflowandcobaltpowderofgroundanddry,mixingprocessimpuritiescontrolandmixingaftertheexperimentalresultsofanalysisandsummary.Keywords：powdermetallurgyYG8carbidemixedmaterial1前言混合料制备时硬质合金生产过程的一个重要环节，在这个环节中将决定合金的基本成分和性能，还将决定混合料的烧结性能和压制性能。混合料制备的的工艺目的有四个方面：一、将各种原料配制成具有一定化学成分和力度组成的粉体。二、将各种原料充分混合，获得各成份分布均匀一致的粉体；三、将增塑剂与粉体充分拌合，制得具有一定要求成型性能的粉体；四、提高粉末的烧结活性，使经一定压力下成型的压坯在一定温度和压力下被烧结，获得一定组织结构和性能的硬质合金。要实现这四个目的，需要从原料选择、工艺参数制定和工艺控制等三方面努力。下面我们将分别对混合料制备的主要工艺的工艺要点及其制备的工艺性能进行讨论，然后对混合料的性能评价方法及混合料制备的质量控制进行讨论。我们通过生产实践，认为混料过程中各成分的配比、杂质的控制以及成分是否混合均匀是影响混料的主要因素。故本文只就在生产YG8硬质合金中混料的这些重要因素有关问题谈点粗浅的看法，仅供感兴趣的同行们商榷。2实验过程2.1混料过程原理分析在YG8硬质合金混料生产工艺中我们严格按照指导老师的要求，混合料制备原则工艺流程图如下:原料↓配料↓球磨↓料浆↓干燥↓检验↓混合料图1混合料制备原则工艺流程图YG8硬质合金原料主成分配比为8%的钴粉和92%的WC粉。钴一直是硬质合金的主要粘结相元素。硬质合金制造工业一般都以金属钴粉作为原料。硬质合金技术工作者特别关心的指标是：含钴量、含氧量、粒度和有害杂质含量等。碳化钨粉末和钴粉的颗粒度、晶粒度对硬质合金生产工艺的制订及其产品性能都有十分重要的影响，因此我们非常重视这一块。虽然碳化钨、钴的晶粒度并不等于碳化钨的颗粒度，然而我们常规工艺生产的碳化钨的晶粒度与颗粒度又有一定的联系。其中钴颗粒中的晶粒金相图分别如下图所示：粘结相对硬质相得湿润性是影响粉末冶金制品致密化效果的重要因素之一。金属钴对碳化钨的湿润性好是钴始终都是碳化钨基硬质合金粘结相的首选材料的根本原因。钴粉的钴含量高当然表明其杂质总量少。由于各种杂质的存在几乎都会影响钴对硬质相的湿润性，所以需要关注钴粉的含钴量。一般硬质合金牌号所用钴粉的要求含钴量不低于98.5%，高品质的牌号要求不低于99.5%。YG8钴元素含量为8%，是硬钴类合金中含钴很高的硬质合金，所以强度和抗冲击性很好，但耐磨性不好。特别适合于在较低速度上切削，适于制造小尺寸刀具，可以用于加工高强度钢，耐热合金等难加工材料。图2钴粉颗粒中的晶粒（金相照片）行星式球磨机原理示意图如图3所示：2.2配料比运算YG8配料计算如下：钴粉：8%WC粉：92%公式:D=100÷(X\ρwc+Y\ρCo)式中D合金的理论密度，g/cm3ρwc碳化钨的密度，取15.6g/cm3ρCo钴的密度，取8.9g/cm3X碳化钨的含量，%Y钴的含量，%代入数据得D=14.71g/cm3模具尺寸为：6×6×36所以单重W=0.6×0.6×3.6×14.71=19.06g其中压制20个单重W=19.6×20个=381.2g所需WC=381.2×92%=350.704g钴粉=381.2×8%=30.496g其中混合料中主成分所占比例和成分如下表所示：表1混合料中主成分所占比例和成分成分在混合料中所占比例取1公斤混合料时各成分含量WC粉92%920g钴粉8%80g2.3配料过程2.3.1球磨筒的清洗2.3.2目的：将球磨筒清洗干净，防止WC粉和钴粉脏化。了解球磨机的工作原理，掌握球磨机的操作。2.3.3实验过程：清洗混料筒时，用到的清洗剂为酒精，酒精必须是清澈纯净，浑浊含杂质的酒精清洗效果不佳。先将合金球（图3所示）放入球磨筒，其中每个球磨筒放入20—30个合金球。加入合金球后，往球磨筒内倒入酒精，盖住合金球，高出合金球平面3—5厘米。准备就绪后，盖上相应的球磨筒盖子，验证球磨筒盖子边缘是否会因为盖子未拧紧或皮圈大小不适宜而有酒精漏出。检验球磨筒严实无酒精露出后，接下来将球磨筒装入球磨机，用标签编号。其中我们一共清洗四个球磨筒，打开球磨机开关，观察一下球磨的转速，为了更好地混料，使球磨筒清洗干净，通过听合金球在球磨筒与筒壁碰撞的声音，我们将球磨机的转速调为28转每秒。转速太快会使合金球紧贴球磨筒作圆周运动，达不到球磨效果；转速太慢，球磨将需要更长时间，影响球磨效率。图4球磨时间定为12h。按上述操作，清洗球磨筒2遍。2.3.4结果分析：球磨12h后，将球磨筒取出，通过查看酒精浑浊程度，便可得知球磨筒是否清晰干净，必要时清洗2或者3次。2.3.5称量WC粉和钴粉的含量将天平调零后，在天平的左右两端均放上一张洁净滤纸，称取80克钴粉（如图4），920克WC粉（如图5）。倒入球磨筒内，加入酒精，大约高出混合料平面2厘米。图5图62.3.6混料按相应编号装好球磨筒后，启动球磨机，将球磨机的转速调为20转每秒。这次球磨混料的时间为36个小时。2.3.7取料打开球磨筒盖子，将球磨后剩余的酒精倒入盘1内，并将合金球倒入盘2内，以及用剩余酒精将贴在球磨筒壁的混合料冲入盘2内。待粉末沉淀后，用洁净的针将酒精吸出，可放入干燥机干燥。2.3.8干燥并冷却常见的料浆干燥工艺有：常压干燥、真空干燥、喷雾干燥。根据我们现有的条件，我们选择的是真空干燥。真空干燥系统原理示意图如图6所示：图7众所周知，在负压状态将液体变成气体挥发掉所需要的温度比常压的要低得多。真空干燥就是这一原理的一种应用。真空度的控制：一般情况下把真空度控制在800~650Kpa之间。干燥时间为1个小时，干燥后冷却，且在干燥与冷却过程中均在抽真空负压状态下进行。冷却后将粉末密封在塑料袋内。2.3.9、压碎脱筛真空干燥柜产出的料基本是块状料，必须经过压碎、均匀化以及脱筛处理后才能通过正常压制获得“不脏化”的压坯。其中筛子的筛目为80孔、孔径20mm。称量筛后的粉末的质量。记录数据。2.4掺胶将增塑剂与粉末充分拌合是为了改善粉末压制性能所采取的重要工艺过程。拌合的质量好坏不仅影响粉末的压制性能，产生“未压好”、“分层”、“断裂”等压制废品，还会由于增塑剂的局部富集而产生“脏化”和局部“渗碳”等废品。影响掺和质量的有掺合方式、掺合前的准备、掺合工艺参数、溶剂排干和继后处理等无方面。2.5粉末的准备要将增塑剂溶液与粉末拌合均匀，粉末的团粒大小对增塑剂掺合均匀度的影响是不容忽视的。拌合前粉末团粒度不能太粗，一般要经过50~80目的振动筛处理，较难成型的粉末还要更细一些。2.6增塑剂溶液的准备不同的增塑剂有不同的溶解特性，通常被选为增塑剂溶液的有：溶解汽油、酒精、乙烷、庚烷……等等。我们选择溶解汽油作为增塑剂。将称量好的粉末倒入洁净盘内，根据掺合工艺参数，计算应加入的增塑剂，采用手工拌合，搅拌均匀，即可投入到压制工艺中。（先称量瓶内现有增塑剂的重量，再称量拌合后瓶内剩余增塑剂的重量，即得用掉增塑剂的重量。）3实验结果分析表2分析实验结果原因分析处理方法备注干燥后块状混合料较多1、混料球磨时加入酒精不足。2、干燥时间过长1、混料球磨时，酒精盖住混合料面3~5厘米。2、不停观察混合料干燥过程及干燥状况压制时压坯易发生断裂增塑剂拌合不均或太稀1、严格按照增塑剂浓度以及拌合工艺参数加入增塑剂。2、观察料湿度来判断粉—液掺合是否均匀。4结论增塑混合料混合料、增塑剂拌合混合料、增塑剂干燥混合料、增塑剂擦碎混料过程是硬质合金生产的一个重要工艺，这个环节的成功与否直接影响到后面压制工艺中产品是否能成行以及烧结后产品的各方面性能。配料过程比较关键的因素是化学成分和各种原料粒度的选择。主成分我们选择粘结性能最好的钴粉和原材料WC粉。化学成分配比中还包括杂质元素的控制，碳、氧含量的控制。合理球磨应该满足以下四点：1、使各种原料充分混合，达到均匀分布的目的。2、使各种粉末颗粒的粒度符合牌号设计的要求。3、增加粉末体的烧结活性，使混合料经压制后在一定烧结条件能达到致密化的要求。4、使粉末经过合理的压制、烧结之后获得所要求的合金性能。料浆干燥的工艺目的就是将球磨料浆中的粉末研磨介质分离，获得工艺要求的牌号粉末，并安全地回收研磨介质。干燥的目的：1、分离研磨介质的过程要避免混合料各组分不会出现偏析2、防止物料增氧。所有干燥工艺毫不例外地采用加热蒸发法，虽然不同工艺加热的温度有些差别。3、避免物料形成硬块，尽可能获得松散的粉末良好的混合料压制成型性能是获得优良压坯的必须条件之一。混合料的松装密度波动小，装模稳定性好，在同一压制条件下生产的压坯的单重波动也小。混合料的流动性是描述混合料流动能力大小的参数。压制成型过程中，要求混合料能够快速地将模腔完全、充分地填充。其中压坯收缩系数小的一般用粗料，压坯收缩系数大的一般用细料。混合料的粒度组成是影响压制致密化过程的重要因素，必须恰当地予以控制。参考文献：