超细WC-Co复合粉制备及快速烧结技术研究进展

超细WC-Co复合粉是制备高性能超细/纳米晶硬质合金的重要原料之一,近年来发展了多种复合粉的制备技术。本文综述了其中的喷雾转换工艺法、化学沉淀法、原位还原碳化法、化学气相反应合成法和机械合金化法的研究和应用状况。同时简要介绍了一些新型的快速烧结技术的原理,以及这些新型的快速烧结技术制备的超细/纳米晶硬质合金上的研究进展,并对快速烧结技术在硬质合金领域发展前景进行了分析。     

超细晶碳化钨-钴复合粉短流程制备工艺研究

以偏钨酸铵、醋酸钴及葡萄糖为原料,采用短流程工艺,通过喷雾转化法制备出含W、Co等元素的前驱体粉末、煅烧制备W、Co的氧化粉、最后以低温连续还原碳化法制备出WC晶粒尺寸约为260 nm的WC-Co复合粉。研究了短流程工艺3个关键步骤的参数变化对粉末形貌、粒径、氧含量、总碳和化合碳含量等特征的影响。结果表明,当溶液浓度为60%、进料速度为2 000 mL/min、离心转速为12 000 r/min时,制备的前驱体粉末粒度分布均匀,相互粘结的现象较少。温度为550℃、保温时间20 min时煅烧前驱体制备出的氧化物粉末粒度较均匀。当低温连续还原碳化温度为900℃、氢气流量为1.3 m3/h、保温时间为60 min时,可获得WC晶粒细小均匀、总碳和化合碳较为一致且接近于理论碳含量的WC-Co复合粉。     

WC-Co复合粉的喷雾造粒及松装密度的影响因素

利用短流程原位反应合成技术制备超细WC-Co复合粉,其平均粒径为300 nm,对此复合粉进行喷雾造粒以制备具有超细结构的热喷涂粉末。采用标准漏斗法测量造粒粉末的松装密度,并利用SEM观察其形貌与结构,结合实验测定结果与理论计算结果研究料浆成分、喷雾干燥温度及初始粉末粒径对造粒粉末松装密度的影响规律。结果表明:料浆固含量最高可达70%(质量分数),此时造粒粉末松装密度达到2.31 g/cm3;随粘结剂含量的增高,造粒粉末松装密度先增高后降低,最佳含量为2.5%(质量分数);分散剂最佳含量为1%~2%(质量分数);干燥温度显著影响造粒粉末形貌结构及松装密度,最佳温度为150℃;喷雾造粒粉末的最高密度实质上取决于初始粉末粒径。     

铸造用α淀粉复合粘结剂粉体粒度分布的分形研究

模拟混砂机混碾过程，应用分形几何理论研究了α淀粉复合粘结剂及其各组分粉体的粒度分布特征，发现其粒度分布具有分形结构。分维可作为描述粉体粒度分布特征的一个序参量，其大小反映了粉体颗粒的粗细程度和集中、不均匀特征，即粉体粒度分布的空间结构性；且在监控粉磨机械效率、估测颗粒级配、分析设计复合粘结剂结构及性能等方面具有重要意义。最后，对按照本分形理论混制的型砂性能进行了实际测试和浇注实验验证。     

钨钴复合粉在流态化床中的碳化反应过程研究

将钨钴复合氧化物置于自主研发的高温流态化床中,采用氢气作为还原剂,经过还原反应后得到类金属化合物-钨钴复合粉(Co7W6和W),再加入炭黑进行碳化反应,得到最终产品碳化钨钴复合粉。试验过程进行实时在线取样,对样品进行相组成和Co、C、O、N等元素含量分析。研究结果发现,碳化过程非常迅速,其中类金属化合物Co7W6按照Co7W6→Co6W6C→Co3W3C→WC进行碳化,单质金属W是按照W→W2C→WC进行碳化,并且W2C比Co3W3C更易碳化。同进还发现,不需要经过CoW3C相可以实现完全碳化。     

纳米晶WC-6Co复合粉合成及特性研究

使用喷雾转化、煅烧和原位还原碳化技术制备了纳米晶WC-6Co复合粉末。通过XRD研究相组成发现,经过喷雾转化处理后粉末为无定形相、经煅烧后的粉末为WO3与Co3O4相、经还原碳化工艺后的物相是WC与Co相;由于Co对碳化过程的催化作用,将煅烧后的粉末置于氢气气氛中加热至900度还原碳化1个小时,即可将粉末碳化完全,制备出WC与Co相共存的纯净复合粉。文章还研究了还原碳化温度（700-900 ℃）对粉末相组成的影响,并通过SEM和HRTEM观察粉末形貌与微观组织。结果表明：制备的粉末具有球形结构,WC晶粒约0.36 μm,亚晶尺寸约为56 nm,说明WC晶粒是多晶体。同时发现粉末中的WC单颗粒被Co相互粘结在一起,且在WC与WC颗粒的接触部位发现存在烧结颈。文章还讨论了复合粉球形结构的形成过程和机理。     

TiO2/SiO2复合薄膜的结构表征及光学特性研究

利用SO1-Gel二步水解法制备了TiO2/SiO2复合薄膜材料,对样品在空气气氛中进行加热,再于不同温度下进行了退火处理.采用XRD以及Raman谱表征了样品的微结构,并通过紫外可见透射谱研究了样品的光学特性.结果表明,样品的光学特性与样品中SiO2含量存在依赖关系,并分析了相应机理.     

粗晶碳化钨粒度对WC-Co合金晶粒度的影响

选用供应态分别为30μm和12μm的二种粗颗粒WC粉末,研究不同方法表征的粉末粒度与合金晶粒度的关系。结果表明:三种粉末粒度测定方法给出的结果都呈现粒度越粗合金的晶粒度也越粗的规律。粗颗粒WC的研磨态粒度与合金的晶粒度相当接近,金相法测得的12μmWC的晶粒分布与所制备的合金的晶粒度的一致性比30μmWC制备的合金要好。粗晶WC研磨态的Fsss粒度可以用于评价粗晶WC晶粒度,也可以预测WC-Co合金的晶粒度。     

添加剂对金属银粉形貌和粒径的影响

选择结构和性质各异的添加剂制备金属银粉,在其他实验条件相同的情况下对比分析了不同添加剂对银粉形貌和粒径的影响机理。结果表明,选择无支链或少支链的长链状高分子化合物作为添加剂,更有利于制备出表面光滑、近球形的金属银粉。以PVP K.30为添加剂,通过调整和优化实验参数,成功制备出分散性优异、近球形、结晶性好的金属银粉,粒径为2.5~3μm,振实密度4.2 g/cm~3,符合太阳能电池电子浆料用金属银粉的指标要求。     

机械活化-反应热处理制备纳米晶WC-Co复合粉末的研究

以W、C、Co为原料粉末,经机械活化-反应热处理工艺制备纳米晶WC-Co复合粉末。实验发现活化粉末的固相反应具有以下特征:反应温度低,反应速度快。在800℃热处理时已有大量的WC生成。在850℃保温25minW2C就完成了向WC的转化。经900℃保温35min制备了晶粒尺寸为30.5nm的WC-Co复合粉末。     

纳米晶WC-Co复合粉末制备的研究

采用W，C，Co粉末为原料，通过机械活化-反应热处理工艺制备出晶粒尺寸为30．5nm的WC-Co复合粉末。研究发现该工艺具有以下特征：反应温度低，反应速度快。在800℃热处理时已有大量的WC生成。在850℃保温25min，W2C就完成了向WC的转化。经900℃保温35min制得纳米晶粒WC-Co复合粉末。     

银粉形貌及粒径对银浆性能的影响

将银粉、有机载体和玻璃粉按一定比例混合制成导电银浆。银浆通过丝网印刷在硅基片上,保温烧结。采用SEM、四探针法研究银粉的不同粒径与形貌对银浆烧结厚膜层方阻的影响。结果表明,随着球形银粉粒径增大,银膜方阻先减小后增大,当球形银粉粒径在2μm时银膜方阻最小,为4.44?/□;当2μm片状银粉和2μm球形银粉混合加入时,银膜方阻最小,为3.95 m?/□;随着片银的含量增加,银膜方阻先减小后增大,当片状银粉为50%时银膜方阻最小,为3.92 m?/□。     

Effect of Particle Morphology and Size Distribution on Cold-Sprayed Pure Titanium Coatings

The effects of commercially pure titanium particle morphology (spherical, sponge, and irregular) and size distributions (mean particle sizes of 20-49 μm) on the cold spray process and resulting coating properties were investigated. Numerous powder and coating characterizations were performed including: powder oxygen and nitrogen contents, powder flowability, powder compressibility, coating microhardness, coating porosity, LOM/SEM analyses, and XRD. Compared to spherical powders, the sponge and irregular CP-Ti powders had higher oxygen content, poorer powder flowability, higher compression ratio, lower powder packing factor, and higher average particle impact velocities. XRD results showed no new phases present when comparing the various feedstock powders to corresponding coatings. A higher particle temperature was also obtained with larger particle size for all feedstock powder morphologies processed with the same set of spray parameters. A spherical powder with 29 μm mean particle size was found to have the lowest porosity coating and best cold sprayability. The relationships of several as-cold sprayed coating characteristics to the ratio of particle impact and critical velocities were also discussed.     

直接碳化与煅烧-碳化工艺对WC-Co复合粉性能的影响

以偏钨酸铵、醋酸钴、裂解碳为原料,配置成料浆,通过喷雾干燥-氢气还原碳化(简称直接碳化法)和喷雾干燥-氮气煅烧-氢气还原碳化(简称煅烧-碳化法)制备WC-Co复合粉。对两种工艺制备粉末的性能和形貌进行对比,发现直接碳化法制备的WC-Co复合粉的颗粒在10¹00μm、平均粒度在50μm,大部分球形壳破裂,粉末仍然保持球形骨架,粉末松装密度小、流动性差;煅烧-碳化法制备的WC-Co复合粉末的颗粒度在10100μm、平均粒度在50μm,大部分球形壳破裂,粉末仍然保持球形骨架,粉末松装密度小、流动性差;煅烧-碳化法制备的WC-Co复合粉末的颗粒度在10⁵0μm、平均颗粒度25μm,粉末球形度高、流动性好。将两种工艺制备的粉末制成YG6合金,对比发现直接碳化法得到WC-Co复合粉制备成的硬质合金硬度高、晶粒度小、密度高、孔隙度低、致密度高;将两种工艺制备的粉末进行热喷涂,发现煅烧-碳化法制备的粉末热喷涂时,涂层表面致密度高、WC保留率高、硬度高。     

陶瓷粉体特性及激光粒度分析中若干影响因素

介绍了几种常用陶瓷粉体的一般特性，及其在材料烧结中所起的作用。研究了用激光法测定这些粉体粒度及其分布时的若干因素，如样品分散体系浓度、分散介质种类、分散剂等对测试结果准确性的影响。结果表明要得到准确的测量结果，首先要制得分散度高、稳定性好的分散体系。     

银粉粒径及形貌搭配对无铅导体浆料性能的影响

从银粉的不同粒径级配与形貌搭配方面考察其对无铅导体银浆烧结后膜层的电阻率、附着力的影响。选取了平均粒径分别为0.1,0.4,1μm的球形银粉以及平均粒径为3~6μm的片状银粉,首先将3种粒径的球形银粉按不同比例的搭配得到3种球形银粉最紧密堆积的最佳比例,然后根据Dinger-Funk粉体堆积原理进行验证,最后再与片状银粉搭配制得导电银浆。实验结果表明,在大颗粒间填充小颗粒能增加粉体堆积的致密度,从而明显降低烧结后膜层的方阻,同时通过在片状银粉之间空隙填充这种致密度好的球形混合银粉颗粒,比单纯使用片状银粉制得的银膜层方阻更低。通过本次实验制得的银膜外表致密光洁,可焊性、耐焊性良好,方阻为3.78 m?/□、附着力40 N/mm~2。     

硬质合金混合料粒度分布对成型尺寸精度的影响

针对影响硬质合金产品成型尺寸精度的混合料压制性能参数进行分析,确认混合料粒度分布组成是关键影响因素之一。混合料粉末各级粒度分布相对均匀,能够有效提高压制过程中粉末填充的均匀性,保证压坯密度相对均匀,减小烧结后发生变形,有利于产品成型尺寸的控制。而利用双螺旋混合机采用混合料干混合合批工艺,能够有效提高混合料批次内粉末各级粒度的均匀性,缩小各级粉末质量分数极差,达到提升数控刀片成型尺寸精度的目的。