D0I:10.13374/j.issn1001-053x.1982.s1.019 北京解铁学陕学报1982年增刊2 铜对WC一Co和WC一Ni合金的影响 粉末治金教研室 王盘新 畅金辉 摘 要 本文研究了铜对WC一Co和WC一Ni合金的影响。 研究表明：WC一C0合金中添加铜可以有效地提高合金的抗弯强度和冲击韧性。WC一 15%Co合金中，添加0.5%Cu(重量)时，合金的抗弯强度较WC-15%C0合金提高10%以上。 试验得出，WC一15%C0合金的冲击韧性随含钢量的增加而提高，铜添加量为1%（重量）时 达最大值，较WC一15%C0合金提高15%。研究指出：WC-C0合金中加入钢后，能细化 合金的碳化物晶粒。 研究表明：在WC一8%Ni合金中添加少量铜，可以明显提高合金的抗弯强度而合金硬 度降低不大。添加量为1.3%Cu时，抗弯强度达最大值，较WC一8%Ni合金提高25%。研究 结果还表明，在WC一8%Ni合金中，随含铜量的增加，合金晶粒渐趋均匀并细化。 试验得出：WC一8%Ni一Cu合金具有良好的耐酸耐蚀性。 研究结果还表明：在WC一C0和WC一Ni中添加铜后，不仅能提高合金性能，而且还能 降低产品的成本。 前 言 硬质合金中的粘结金属钴，是一种重要的战略物资，随生产技术的发展，使用量愈来愈 多，节钴不仅在国内，而且在国际上都是一项重要任务。 钴作为硬质合金的粘结金属具有很多优点，如强度好、展性高、分散性强。因此，在硬 质合金中绝大部分都采用钻作粘结金属，使用量相当可观。若以我国年产四千吨硬质合金〔1) 其含结量平均以8%计算，则每年就需320吨金属钴粉1 另一方面，随科学技术的发展，对耐磨耐蚀材料的需要量也愈来愈多，要求愈来意高。 用Ni作粘结金属制取WC一Ni合金是早被研究过的材料之一C2〕，这种合金耐蚀性较WC一Co 合金好，但抗弯强度和硬度均不如WC一Co合金高C3)。WC一Ni合金用于通常的硬质合金耐 蚀性不能满足使用要求和对耐磨性要求不甚高的条件下。例如用于热硫酸，氢氧化钠等腐蚀 介质中，也可以用在放射性条件下C4)。此外，它还可以用作为电工材料C5.6们。 本试验试图从两个方面来研究少用钴或者取代钻的途径。一方面，资料？〕指出，在WC 一Co合金中加入少量铜，会对合金有好的影响。因此，本试验研究在WC一C0合金中添加铜， 以提高合金的抗弯强度，使含钴量较低的硬质合金能替代含钴量较高的合金之用。另一方 面，从国外文献来着，国外正在大力开展以镍、铬、钼等金属替代钴〔8)，因此，本试验研 一156一
北京栩铁学映 学报 二 年幼刊 铜对 一 。 和 一 合金的影响 粉 末 冶 金 教 研 室 王盘 断 杨 金辉 玄 创、 摘 要 本 文研 究 了铜 时 一 。 和 一 合 金 的 影响 。 研 究表明 一 。 合 金 中添加 铜 可 以 有 效地提 高合 金 的抗 弯强 度 和 冲击 韧 性 。 一 。 合 金 中 ， 添加 重量 时 ， 合金 的 抗 弯强 度较 一 。 合 金提 高 以 上 。 试验 得 出 ， 一 。 合金 的 冲击 韧 性 随含 铜 量 的增 加 而 提 高 ， 铜 添加 量 为 重 量 时 达 最 大 值 ， 较 一 。 合金提 高 。 研 究指 出 一 合 金 中加 入 铜 后 ， 能细 化 合 金 的 破 化物 晶拉 。 研 究表 明 在 一 合 金 中添加 少量 铜 ， 可 以 明 显提 高合 金 的 杭 弯强 度 而 合金硬 度 降低 不 大 。 添加 量 为 时 ， 杭 弯强 度 达 最 大 值 ， 较 一 合金提 高 。 研 究 结 果还表 明 ， 在 一 合 金 中 ， 随 含 铜量 的增 加 ， 合 金 晶拉 渐趋 均 匀并 细 化 。 试脸 得 出 一 一 合 金具 有 良好 的耐 酸衬 蚀 性 。 研 究结 果还 表 明 在 一 。 和 一 中添加 铜 后 ， 不 仅 能提 高合 金性 能 ， 而 且 还 能 降低产品 的 成 本 。 前 言 硬质合金 中的 粘结金属钻 ， 是 一种重 要的 战略物 资 ， 随生产技术的 发 展 ， 使 用量 愈来愈 多 ， 节钻不 仅在 国内 ， 而且在 国际上都是一项重 要任务 。 钻 作为硬质合金的粘 结金属具 有很多优点 ， 如强度好 、 展性 高 、 分散性强 。 因此 ， 在硬 质合金 中绝 大部分都采用钻 作粘结金属 ， 使 用量相 当可观 。 若以 我 国年产四 千吨硬质合金 〔 〕 其含钻量平均以 计算 ， 则每年就需 吨金属钻粉 另一方面 ， 随科学技术的发 展 ， 对 耐磨耐蚀材料的需要量 也愈来愈多 ， 要求愈来愈高 。 用 作粘结金属 制取 一 合金 是早被研究过的材料之一〔 〕 ， 这种合金 耐蚀性较 一 。 合金好 ， 但抗弯强度和 硬 度均不 如 一 。 合金 高〔 〕 。 一 合金 用于通常的硬质合金耐 蚀性不 能满足使 用要求和对耐磨 性要求 不甚 高的 条件下 。 例如用于热硫酸 ， 氢氧化钠 等腐蚀 介质 中 ， 也可以 用在放射性条件下〔 〕 。 此外 ， 它还可以 用作为 电工材料 〕 。 本试验试图从两 个方 面来研究少 用钻 或 者取代钻的 途径 。 一方面 ， 资料〔 〕 指 出 ， 在 一 。 合金 中加 入少量铜 ， 会对合金 有好的 影响 。 因此 ， 本试验研究在 一 。 合金 中添 加铜 ， 以提高合金的抗 弯强度 ， 使含钻量 较低的 硬质合金 能替代 含钻量 较 高 的 合金 之 用 。 另 一方 面 ， 从 国外文献 来着 ， 国外正在 大 力开 展以 镍 、 铬 、 钥 等金 属替代钻〔 〕 ， 因此 ， 本试验研 一 一 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1982．s1．019
究从提高WC一Ni合金强度着手，研制新的WC一Ni合金成分，以取替一部分WC一Co合金， 同时还可以将此合金应用于需要耐磨腐蚀的条件下。 试样制备 1.原材料 碳化钨粉：5.97%C总，松装比重2.47克/厘米3， 钴粉：98.89%Co,松装比重0.54克/厘米3， 镍粉：>99.5%Ni,一200目， 铜粉：>99.5%Cu,一200目。 2。试样制备 试样采用b×h×L为5×5×30（毫米）和 8×8×50(毫米)两种长条试样（图1）。前者作测定抗弯强度、后者作冲击韧性测定之用。 WC一C0合金以WC一15%Co混合料为基，添加不同量的铜。铜添加量为，0%，0.2%， 0.5%:0.7%,1%以及1.5%（皆重量百分数）。 混合料在酒精溶忆中湿磨48小时，球料比为3：1。混合料压制成长条试样后在钼丝炉中 通过氢气进行烧结。烧结温度1390±20℃，保温1小时。 WC一Ni合金选用WC一8%Ni为基，添加不同量的铜。铜的添加量为：0%，0.5%， 0.7%,1%,1.3%以及1.5%（皆重量百分数）。 混合料在酒精溶液中湿磨36小时，球料比为3：1。由于镍比钻有溶解氢的倾向，在氢中 烧结会促使WC一Ni合金的脆性。混合料压制成长条试样后，在真空炉中进行烧结。烧结温 度1370士20℃保温1小时，保温期间真空度为1~2×10-4乇。 3。性能检验 WC一Co一Cu合金和VC一Ni一Cu合金都需分别进行密度、硬度(HRA)、抗弯强度 的测定。WC一Co一Cu合金还需测定冲击韧性。WC一Ni一Cu合金则另需进行抗腐蚀试验。 合金组织采用S600扫描电镜，XJG一04型金相显微镜进行观察。 合金抗弯强度用下式计算： 3PL o弯=26h2 式中 P一所加载荷，公斤， L一支点间跨距，采用24毫米 b、h一试样截面的宽和高，毫米。 冲击韧性，采用3~6公斤一米的摆式冲击试验机测定，其值为8根试样的算术平均值。 抗腐蚀试验是将试样分别置于10%H2SO4,50%H2S0,,37%HC1,和35%HN0, (皆体积百分数)溶液中浸泡50小时，然后用水洗净，干燥，並分别称量出试样在溶液中浸 泡前后的重量，再按下式计算： P=WW:-x100% W 式中 P一腐蚀量，% 157-
究从提 高 一 合金 强 度着手 ， 研 制新 的 一 合金 成分 ， 以 取替一部分 一 。 合 金 ， 同时 还 可以 将 此合金 应 用于需 要耐磨腐蚀 的 条件下 。 试 样 制 备 原材料 碳化钨粉 ‘ 总 ， 松装 比重 克 厘 米 ， 钻粉 ， 松装 比重 克 厘 米 ， 镍粉 ， 一 目， 铜粉 ， 一 目 。 试样制 备 试样采 用 为 毫米 和 毫米 两种长条试样 图 。 前者作测定抗弯强度 、 后者作冲击韧性测 定之 用 。 一 。 合金以 一 。 混 合料为基 ， 添加 不 同量 的铜 。 铜添加 为 闪 ， 。 。 多 以 及 皆重量百 分数 。 混 合料在酒精溶 忆 中湿磨 小时 ， 球料 比 为 。 混 合料压制 成长条试样后在铂丝 护 中 通过氢气进行烧结 。 烧结温 度 士 。 ℃ ， 保温 小时 。 一 合金选用 一 为基 ， 添加 不 同最的铜 。 铜的添加量 为 ， ， ， ， 以 及 皆重量百 分数 。 混 合料在酒精溶液 中湿磨 小时 ， 球料 比为 。 由于镍 比钻 有溶解氢的倾 向 ， 在氢 中 烧结 会促使 一 合金的脆性 。 混合料压制成长条试样后 ， 在真空炉 中进行 烧结 ’ 。 烧结温 度 士 ℃ 保温 小时 ， 保温 期 间真空 度 为 “ 咭 毛 。 性能检验 一 。 一 。 合金和 一 一 。 合金都需分别进行 密度 、 硬 度 、 抗弯强 度 的 测定 。 一 。 一 合金 还需测定冲 击 韧性 。 一 一 合金 则 另需进行 抗 腐蚀试验 。 合金组 织 采 用 扫描 电镜 ， 一 型金相显 微镜 进 行观察 。 合金抗弯强 度 用 下式计算 式 中 弯 － 所加载荷 ， 公斤， － 支点 间跨距 ， 采 用 魂毫米， 、 － 试样截面的 宽和高 ， 奄米 。 冲 击韧性 ， 采 用 公斤一米的摆式冲击试验机测定 ， 其值为 根试样的算 术平均 值 。 抗腐蚀试验是将试样分别 置 于 ‘ ， ‘ ， ， 和 。 皆体积百 分 数 溶 液 中浸饱 小时 ， 然后用水洗 净 ， 干燥 ， 韭分别称量 出试样在溶 液 中浸 泡前 后的 重量 ， 再按下式计算 一 一 式 中 － 腐蚀量 ， 一 一
W,一试样腐蚀前的重景，克 W2一试样腐蚀后的重量，克。. 所用分析天平的感量为0.1毫克。 实验结果与讨论 WC一Co一Cu合金的成分与机械性能列于表1。 表1 WC一Co一Cu合金的成份与性能 成份(%) 性 能 WC Co Cu 密 度 硬 度 抗弯强度 冲击韧性 (克/Cm (HR (公斤/毫米) ak,公斤一米/厘米 0 14.08 877 218 0.46 0.2 14.00 87.5 233 0.52 0.5 13.95 87.4 243 0.53 85 15 0.7 13.88 86.9 230 0.56 1 13.85 86.8 225 0.60 1.5 13.8 86.8 213 0.51 WC一8%Ni合金中随铜的添加量的不同，其硬度、抗弯强度的变化如图2、 图3所示。 165 155 1A5 90 135 0.5 1.0 1.5 0 0.5 1.0 1.5 6铜 %钢 图2 图3 铜的添加量对WC一8%Ni合金抗腐蚀性能的形响列于表2。 表2 WC一Ni一Cu合金的成分与抗蚀性 合金成份(%) 耐 腐 蚀 性 WC Ni Cu 10%H2S04 50%H2S04 37%HCI 35%HNO 0 0.0072 0.0047 0.0145 0.0756 0.5 0.0529 0.0062 0.0755 0.0788 92 8 1.0 0.0581 0.0071 0.0793 0.0972 1.3 0.0604 0.0085 0.0815 0.1227 WC-8%Co 0.6111 0.0973 0.3627 2.4663 -158-
－试样腐蚀前的重最 ， 岛 门 － 试样腐蚀 后的重量 ， 克 。 ‘ ， 所 用分析天 平的感量 为 毫克 。 实脸 结早与讨论 一 。 一 合金 的成分 与机械 性能列子表 。 表 一 。 一 合金 的 成份 与性能 成份 · 翌 隽 性 硬 度 能 抗 弯 强 度 冲 击 韧 性 一 一 沐 二三 寸 － 公斤 毫米 之 ， 公斤一米 厘米 名 吸勺匕八︸勺‘ 七‘丹曰几八 … 甘甘︹︸ 皿 八︸﹃ 甘口﹄ … 呜，，上人月‘孟月二 兮任八孟‘ 钾月勺︸‘ … 甘八︸，一‘二 一 合金 中随 铜的添加 量的 不 同 ， 其硬 度 、 抗弯强度的 变化 如图 、 图 所 示 。 口 月 尹 几 产、 习 尸尸一 ，二二尸七九 ﹃匕 ，呆姗、抄握火令斌暇 峨 能叨驭 工侧国甲 鱿 铜 图 图 铜的添 加 量对 一 合金 抗腐蚀 性能的影响列于表 。 表 一 一 合金 的成分 与抗蚀 性 ‘ 铜 合金 成 份 腐活 蚀 性 ‘ 。 ‘ 。 。 。 。 。 。 。 。 。 一 。 。 。 。 引日州 ﹄ 一别 一 一
由表1可以看出，WC一15%C0合金中添加少量铜后，对合金的抗弯强度和冲击韧性有 一定的彩响。抗弯强度随合金中铜添加量的增加而提高，当合金中铜的添加量为0.5%时， 抗弯强度达最大值，其值比WC一15%C0合金约提高10%。冲击韧性值与合金中铜桥加量的 关系类似于抗弯强度，唯出现最大冲击韧性值是在添加铜量为1%的时候。 众所周知，影响WC一Co合金抗弯强度的因素很多。虽然许多研究者在解释硬质合金的 强度本质各抒己见，但都指出，在高钴含量的WC一Co硬质合金中，WC晶粒愈细，合金的 强度愈高〔9~12)。一般认为，合金的强度与钴层的厚度（即合金的平均自由路程）有关。 合金的断裂强度与合金中弥散质点间的距离成反比。硬质合金的结构可以设想为碳化钨晶粒 被钴相包围和隔离，如同碳化钨晶粒弥散在钴相基体上。因此，高钴硬质合金中，随碳化钨 晶粒的长大，弥散质点（即碳化鹤晶粒）间的距离增大，导致合金强度的降低。临界断裂强 度·可用公式 0=K 来表征。式中，K一与位错应变变能有关的常数，d一碳化钨的平均晶粒大小，f一碳 化钨的体积百分数。 由于在WC一15%Co合金中，添加铜后，能使碳化钨晶粒细化，而且变得均匀起来（图 4、图5)，从而提高了合金的临界断裂强度，因此，这种添加一定量铜的W-C0合金便都具 有较高的抗弯强度。此外，铜在钴相中具有较大的溶解度，铜在钴的溶解，降低了钨和碳原 子在钴中的溶解度，这就提高了钴相的塑性，从而也改善了合金的强度〔7)。 添加铜能使WC一Co合金中的碳化钨晶粒细化，这与降低碳化钨在钴中的溶解度有关。 图4wC一15%C0合金的组织×1500 图5wC一15%C0合金擦加0.5第C口的组织×1500 WC一Co合金的WC品粒长大，一般都用溶解一析出机理来说明，即WC一Co合金在烧 结过程中，碳化钨首先在钴中溶解，然后在合金的冷却过程中又逐渐析出进行重结晶长大 〔7.13)。如果晶粒长大过程受固相原子通过汇相的扩散过程所控制，则定量描述烧结时的碳化 物晶粒长大，可用方程ds~d:=ht来表示。式中，一d烧结后的晶粒大小，d。一一烧结前 的粒度，t—一烧结时间，h一长大速度系数。 G=-8r3QDCo 9 RT -159-
由表 可 以看 出 ， 一 合金 中添加少量铜后 ， 对合金 的 抗弯强度和冲击韧性 有 一定的影响 。 抗弯弥度随合金 中铜添加量的 增加 而提高 ， 当合 金 中铜的添 加量 为。 时 ， 抗弯强度达最 大值 ， 其值 比 一 。 合金约提 高 。 冲击韧 性值与合金 中铜添加量 的 关 系类 似于抗弯强度 ， 唯 出现最 大冲 击韧性值是在添加铜量 为 的时候 。 众所周知 ， 影响 一 。 合金抗弯强度的 因素很 多 。 虽然许多研究者在解释硬 质合金的 强度本质各抒 己 见 ， 但都指 出 ， 在 高钻含量 的 一 。 硬质合金 中 ， 晶粒愈细 ， 合金的 强度愈高〔 〕 。 一般认为 ， 合金的 强度与钻层的厚度 即合金的 平均 自由路程 有关 。 合金的断裂强度 与合金 中弥 散质点 间的距 离成反 比 。 硬质合金的结构 可以 设想 为碳化钨 晶粒 被钻相包围和 隔 离 ， 如 同碳化钨 晶粒弥 散在钻相基体上 。 因此 ， 高钻硬 质合金 中 ， 随碳 化钨 晶粒的 长大 ， 弥 散质点 即碳化钨 晶粒 间的距离增大 ， 导致合金 强度 的降低 。 临界 断裂强 度 可用公式 。 一 犷 来表征 。 式 中 ， － 与位错应变变能有关的 常数 ， － 碳化钨的平均 晶粒大小 ， － 碳 化钨的体积百分数 。 由于在 一 。 合金 中 ， 添加铜后 ， 能使碳化钨 晶粒细化 ， 而且变得均匀起来 图 透 、 图 ， 从而提 高了合金的 临界断裂强度 ， 因此 ， 这种添加 一定量铜的 一 。 合金便都具 有较高的抗弯强度 。 此 外 ， 铜在钻相 中具 有较大的溶解度 ， 铜在钻的溶解 ， 降低 了钨和碳原 子在钻 中的溶 解度 ， 这就提 高了钻相的 塑性 ， 从而也改善了合金的 强度〔 〕 。 添加铜能使 一 。 合金 中的碳化钨 晶粒细 化 ， 这 与降低碳化钨 在钻 中的 溶解度有关 。 · 田 一 肠 合金 的组积 一 图 一 肠 合金 添 加 肠 。 的组权 一 。 合金 的 晶粒长大 ， 一般都 用溶解一析 出机理来说 明 ， 即 一 。 合金在烧 结过程 中 ， 碳化钨首先在钻 中溶 解 ， 然 后在合金的 冷却过程 中又逐渐析 出 进 行 重结晶长大 〔 〕 。 如果 晶粒长大 过程受 固相原子通 过仍 相的扩 散过程所 控制 ， 则定量描述 烧结时的碳化 物 晶粒长大 ， 可 用方程 “ 一 来表示 。 式 中 ， － 烧结 后的 晶粒大 小 ， 。 － 烧结前 的粒 度 ， － 烧结时 间 ， － 长大速 度 系数 。 七 一 丈 甘 名 一 一
式中，L一碳化钨一钻界面能，2一碳化物相的克分子体积，C0—一固一液界面上固相在 液相中的溶解度，R一一气体常数，T一一烧结绝对温度，D一—扩散系数。 因此，在WC一C0合金中，添加其它成分时，如果在液相中的溶解度愈大，则阻止基体 碳化物晶粒通过液相重结晶长大的作用也愈明显。WC一C0合金中添加少量铜后，铜溶于钴 中，降低了碳化钨在钻中的溶解度，减少了碳化钨晶粒通过钴相进行重结品长大的几率，使 WC一Co合金具有细晶粒的组织。 添加0.5%Cu的WC一15%Co合金具有高的抗弯强度。一是由于这种合金的碳化钨品粒 较其它成分为细，其次是由于铜不与碳化钨发生反应，因此，当添加的铜量多时，部分溶于 钻相中的铜在碳化钨晶粒间析出，会降低合金的强度。 对于冲击韧性来说，其值主要与粘结相的塑性有关。如前所述，铜溶入钴中，相对减少 了WC在钴中的溶解量，削弱了钴相的强化程度，从而显示出较好的塑性。过量的铜添加在 WC一C0合金中则是不适宜的。由于铜溶入钻中后，也会引起钻相的强化，当其强化效果逐 渐代替碳化钨所引起的强化作用时，粘结相的塑性便会开始下降，使冲击韧性值降低。 铜对WC一8%Ni合金抗弯强度的彩响，情况与铜对WC一15%C0合金的影响相似。只是 由于碳化钨在镍中的溶解度比在钴中为大，而使WC一Ni合金脆性一般都较WC一Co合金为 高，因此，在这类合金中添加铜时，对提高合金的抗弯强度作用比WC一Co合金更为明显。 图6~图8为WC-Ni合金和添加铜的WC一Ni合金的金相组织。由图可见在WC一8%Ni合 金中添加铜后，合金中的碳化钨品粒得到了细化，因此，对提高合金强度有良好的影响。当 WC一8%Ni合金中添加1.3%Cu时，合金的抗弯强度比WC一8%Ni合金提高25%，可相当 于WC一8%Co硬质合金的抗弯强度，而硬度比WC一8%Co合金高。 图6wC-8%Ni合金的 图7wC一8%Ni合金器加 图8wC一8%Ni合金添加1,3% 组织×1500 07%Cu的组织×1500 Cu的组织×1500 由表3可以看出，WC-一8%Ni合金添加铜后，其耐酸腐蚀性较WC一8%Co提高数倍至 数十倍。虽然在WC一8%Ni合金中添加不同量的铜后，随含铜量的增加，抗腐蚀性有所降 低，但降低不大，因此可以认为钥对WC一8%Ni合金的抗腐蚀性影响不大。这是由于粘结 金属镍比钴对酸具有较好的稳定性，特别是对浓酸的稳定性更好。因此，WC一Ni合金比 WC一Co合金的抗腐蚀性能要好。WC一Ni合金中添加铜后，随含铜量的增加而抗腐蚀性稍 有降低，这是由于碳化钨在镍中的溶解度即使在室温条件下也是很大的。碳化钨对酸、碱等 物质是十分稳定的化合物，因此，碳化物在镍中的溶解，便提高了粘结相的抗腐蚀能力。然 而由于WC一Ni合金中加人铜后，减少了碳化钨在镍中的溶解量，从而稍稍地降低了这种合 金的耐腐蚀性能。 一160
式 中 ， ， － 碳化钨一钻界 面能 ， － 碳 化物相 的 克分 子 体积 ， 。 － 固一液 界面上 固相在 液相 中的 溶解度 ， －气体常数 ， － 烧结绝对温 度 ， －扩 散系数 。 因此 ， 在 一 。 合金 中 ， 添加 其它成分时 ， 如果在液 相 中的 溶 解度愈大 ， 则阻止基体 碳 化物 晶粒通过液相 重结 晶长大的 作 用也愈明显 。 一 合金 中添 加 少量铜 后 ， 铜溶于钻 中 ， 降低了碳 化钨在钻 中的溶 解度 ， 减少 了碳 化钨 晶粒通过钻相进行重结 晶长大的 几率 ， 使 一 。 合金具 有细 晶粒的组织 。 添加。 的 一 。 合金具 有高的抗弯强 度 。 一是 由于这种合金的碳 化钨 晶粒 较其它成分为细， 其次 是 由于铜不 与碳 化钨发生 反 应 ， 因此 ， 当添 加的铜量 多时 ， 部分溶 于 钻相 中的铜在碳化钨 晶粒 间析 出 ， 会降低合金的强度 。 对 于冲 击 韧性来说 ， 其值主要 与粘结相的 塑性有关 。 如前 所述 ， 铜 溶 人钻 中 ， 相对 减少 了 在钻 中的溶解量 ， 削 弱了钻相的 强化程度 ， 从 而显示 出较好的 塑性 。 过量的铜 添加在 一 。 合金 中则是不适宜的 。 由 于铜溶 入钻 中后 ， 也 会引起钻 相的 强 化 ， 当其强 化效果逐 渐代替碳 化钨 所引起的强化作用时 ， 粘结相 的 塑性便 会开始下降 ， 使冲击韧性值降低 。 铜对 一 合金抗弯强度 的影响 ， 情况 与铜对 一 。 合金 的 影响相 似 。 只是 由于碳 化钨在镍 中的 溶解度 比在钻 中为大 ， 而使 一 合金脆性一般都较 一 。 合金 为 高 ， 因此 ， 在 这类 合金 中添加 铜时 ， 对提 高合金的 抗 弯强 度 作 用比 一 。 合金 更 为明显 。 图 图 为 一 合金和添加铜的 一 合金 的金 相组织 。 由图可 见 在 一 合 金 中添加 铜 后 ， 合金 中的 碳 化钨 晶粒得到 了细化 ， 因此 ， 对提 高合金 强度 有 良好的影 响 。 当 一 合金 中添加 时 ， 合金 的抗弯强度 比 一 合金提 高 ， 可相 当 于 一 。 硬 质合金 的抗弯强 度 ， 而硬 度比 一 。 合金 高 。 田 一 肠 合金 的 组 积 一 图 一 肠 合金 添 加 肠 的组织 图 认 一 肠 合金 添加 肠 的组织 由表 可 以看 出 ， 一 合金 添加铜后 ， 其耐酸腐蚀性较 一 。 提 高数倍至 数十倍 。 虽然 在 一 合金 中添加 不 同量 的铜 后 ， 随含铜量 的增加 ， 抗腐蚀性有所 降 低 ， 但降低 不大 ， 因此可以认 为铜对 一 合金 的抗腐蚀性影响 不大 。 这是 由于粘结 金属镍 比钻对酸具有较 好的 稳定性 ， 特别是对浓酸的 稳定 性更 好 。 因此 ， 一 合金 比 一 。 合金 的抗腐蚀性能要 好 。 一 合金 中添 加铜后 ， 随含铜量 的 增加 而抗腐蚀性稍 有降低 ， 这是 由于碳化钨在镍 中的溶 解度 即使在室温条件下也是很 大的 。 碳化钨对酸 、 碱 等 物质是十分稳定 的 化合物 ， 因此 ， 碳 化物在镍 中的溶 解 ， 便提 高 了粘结相 的抗腐蚀能力 。 然 而由于 一 合金 中加 入铜后 ， 减少 了碳化钨在镍 中的溶解量 ， 从 而稍稍地降低 了这种 合 金 的 耐腐蚀性能 。 一 一
结 论 1.在WC一15%Co合金中加入适量铜，可以提高合金的抗弯强度和冲击韧性。当添加 ,5%Cu时，合金的抗弯强度达最大值影添加1%Cu时，合金的冲击韧性值最好，分别较WC -15%合金提高10%和15%。 2.在WC一8%Ni合金中加入少量铜时，陆添加铜量的增加，合金的抗弯强度提高，钥 的加入量为1.3%时，抗弯强度达最大值，较不加铜的WC-8%Ni合金提高25%。在 WC一8%Ni合金中添加铜，对合金的硬度形响不明显。 3。WC一8%Ni合金添加铜后，虽能稍降低合金的耐腐蚀性能，但影响不大，合金仍 然具有良好的耐酸腐蚀性能。 4.在WC一15%Co合金和WC一8%Ni合金中添加适量的铜，除提高合金性能外，由于 可以少用钴，或用价格较钴便宜的镍代钻作粘结金属，从而可以降低产品成本。 参加本科研工作的还有印红羽、吕效森、邢嘉斌、刘建成，宋希剑、邻冬梅以及邢晓 乐，刘惠贞、魏延萍。 文 献 [1]粉末治金发展概况 全国粉末治金座谈会资料 1976.12. [2]P.Ku中中ep,n.Ⅲeapuxom中，硬质合金 1963年 中国工业出版社 [3]B.H.TpeTbAKoB Merannokepaxuseckue Tsepawe CmnaBw 1962 [4]园外硬质合金 1976年 治金工业出版社 [5]日本特许公报昭45-29737 [6]日本特许公报昭45-13212 [7]硬质合金的生产 1974年 治金工业出版社 [8]S.Ekemar L.Lindholm Sandvik AB [9]T.C.Kpeawep,u3.MeT,u werano.1964 TOM17 Bun4 [10]Trans met,soc.AIME 1963 227 [11]H.M.egoP9eHEo粉末治金原理 1974年 治金工业出版社 [12]nopomxoBaa Meranyprrua 1974 No5 [13]Powder mettallurgy 1973 Vol 16 No31 -161-
结 论 在 一 。 合金 中加 入适 量铜 ， 可 以提 高合金 的抗 弯强 度和冲击 韧性 。 当添加 时 ， 合 金 的抗 弯强 度 达 址 大值 添 加 寸 ， 合 金的 冲 击韧 性值最 好 ， 分 别 较 一 合金 提 高 和 。 在 一 合金 中加 入少 量 铜时 ， 随添 加 铜 量 的 增加 ， 合金 的抗 弯强 度提 高 ， 铜 的加 入量 为 时 ， 抗弯强 度达 最 大值 ， 较 不加 铜 的 一 合 金 提 高 。 在 一 合金 中添 加铜 ， 对 合金 的 硬 度 影响 不 明 显 。 一 合金 添 加铜 后 ， 虽能稍 降低合 金 的 耐腐蚀 性能 ， 但影响 不 大 ， 合金仍 然 具 有良好的 耐酸 腐蚀性能 。 在 一 。 合金 和 一 合金 中添 加适量 的铜 ， 除提 高合金 性能 外 ， 由于 可 以少 用钻 ， 或 用价格较钻便宜 的镍 代钻 作粘结金 属 ， 从 而可以 降低产 品成 本 。 参加本科研 工 作的还 有印红 羽 、 吕效 森 、 邢 盗斌 、 刘 建成 ， 宋 希剑 、 郭冬梅以 及邢晓 乐 ， 刘 惠 贞 、 魏延 萍 。 文 献 〕 粉末冶 金发 展 概 况 全 国粉末冶金座 谈 会资料 〕 。 全中 ， ‘ 。 中 ， 硬 质合 金 年 中国工业 出版 社 〕 、 二 二 ， 仄 。 二 〔妇 国外硬质 合 金 年 冶 金工 业 出版 社 」 日本特许公 报 昭 一 日本特许公报 沼 一 【 硬 质合 金的 生产 年 冶 金工业 出版社 〕 伪 ， 中 ， ” “ “ 心 ， 粉末冶金 原理 年 冶 金 工业 出版飞 几 ， 二 二 哑 塑 一 一