硬质合金

硬质合金的基体由两部分组成:一部分是硬化相;另一部分是硬化相。另一部分是粘结金属。
硬化相是元素周期表中的过渡金属碳化物,例如碳化钨,碳化钛和碳化钽。它们的硬度很高,熔点高于2000°C,有些甚至超过4000°C。另外,过渡金属的氮化物,硼化物和硅化物具有相似的特性,并且还可以用作硬质合金中的硬化相。硬化相的存在决定了合金的极高硬度和耐磨性。粘结剂金属通常是铁族金属,并且通常使用钴和镍。
在制造硬质合金时,所用的原料粉末的粒径在1-2微米之间,并且是高纯度的。将原料按照指定的组成比例进行混合,添加酒精或其他介质,在湿式球磨机中湿磨,以便将它们充分混合并粉碎,干燥,筛分,然后添加诸如蜡或胶水,然后干燥并通过。筛分混合物。然后,当将混合物造粒,压制并加热至接近粘合剂金属的熔点的温度(1300至1500℃)时,硬化相与粘合剂金属形成共晶合金。冷却后,硬化相分布在相互紧密连接以形成固态整体的结合金属网格中。硬质合金的硬度取决于硬化相的含量和晶粒尺寸,即,硬化相的含量越高,晶粒越细,硬度越大。硬质合金的韧性由结合金属决定。结合金属含量越高,弯曲强度越大。
1923年,德国的施莱特(Schreiter)在钴的20%中添加了10%作为钴,作为碳化钨粉末的粘合剂,发明了一种碳化钨和钴的新合金,其硬度仅次于金刚石。第一类硬质合金。当用这种合金制成的工具切割钢时,刀片会很快磨损,甚至刀片的边缘也会断裂。 1929年,美国的施瓦茨科夫(Schwarzkov)在原始成分中添加了一定数量的碳化钨和碳化钛的复合碳化物,从而改善了刀具切削钢的性能。这是硬质合金发展史上的又一成就。
硬质合金具有一系列优异的性能,例如高硬度,耐磨性,强度和韧性,耐热性和耐腐蚀性,尤其是其高硬度和耐磨性,即使在500°C的温度下也基本保持不变。在1000°C时具有很高的硬度。硬质合金被广泛用作切削切削铸铁,有色金属,塑料,化纤,石墨,玻璃,石材和普通钢的刀具材料,例如车刀,铣刀,刨床,钻头,镗刀等。也可用于切削难加工的材料,例如耐热钢,不锈钢,高锰钢和工具钢。现在,新型硬质合金刀具的切削速度是碳钢的数百倍。
硬质合金还可用于制造凿岩工具,采矿工具,钻孔工具,量具,易损件,金属磨削工具,气缸套,精密轴承,喷嘴等。涂层硬质合金也已经面世了近二十年。 1969年,瑞典成功开发了碳化钛压层工具。工具的基础是钨钛钴硬合金或钨钴硬合金。表面碳化钛涂层的厚度只有几微米,但与同等级的合金工具相比。使用寿命延长了3倍,切割速度提高了25%至50%。第四代涂层工具出现在1970年代,用于切削难加工的材料。

超级合金

高温合金通常在700°C(甚至1000°C)以上的温度下工作,并且必须具有特殊的性能,例如抗氧化性和高温强度。
氧化和腐蚀是金属的弱点。在高温条件下,金属的氧化腐蚀反应将大大加速。结果,金属表面会变得粗糙,影响其准确性和强度,甚至会报废零件。如果它在腐蚀性介质(高温和高压汽油燃烧后的气体中的磷,硫和钒)的高温条件下工作,则腐蚀效果更强,因此高温合金必须具有较高的抗氧化性和抗腐蚀性。腐蚀。
在非常高的温度下运行的高温合金必须具有足够的抗蠕变性(即,固体材料在一定应力下缓慢且连续变形),以确保它们经受一定的温度和应力。长时间工作,总变形仍在一定的公差范围内。

高温合金在高温条件下或在交替温度条件下工作,比常温下更容易发生疲劳破坏,或者由于工作期间反复的快速冷热变化而引起相当大的热应力。高温合金必须具有良好的抗疲劳性(即,在长期变化的载荷下材料或零件的突然断裂)。
为了满足基于难熔金属(W熔点3400°C,Re3160°C,Ta 2996°C,Mo 2615°C,Nb 2415°C)的最新高科技高温合金的需求在1500°C以上的高湿度环境中,适用于制造在高温,高应力环境中工作的航天器组件。在难熔金属中,Ta和Nb的合金具有耐高温和耐腐蚀性以及高强度和硬度的特性。某些铋基合金的工作温度范围为1300至1600°C,比镍基合金高300至500°C。在中国开发的含W8%和Hf2%的铋基合金,在2000°C的超高温下仍具有高强度,良好的切削性和可焊性,是一种更理想的高温合金。金属陶瓷有时也包含在高温合金中。

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