D0I:10.13374/i.issn1001-053x.2002.02.003 第24卷第2期 北京科技大学学报 Vol.24 No.2 2002年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2002 纳米硬质合金粉的桥接团粒对粉末成形影响 张丽英) 郭志猛)林涛”李汶霞) 吴成义) 吴庆华2) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京中拓科技所，北京100096 摘要采用汞压仪和AMT-2400孔径分析仪，研究纳米硬质合金粉末“桥接”团粒对粉末及 其压坯中孔隙体积分布曲线的影响.用沉降分离、高能剪切粉碎(BET)比表面分析和扫描电镜 观察等手段研究了桥接团粒在分离和破碎过程中，相对松装密度和比表面积的变化及高能破 碎对粉末成形致密化的影响.结果表明“桥接”团粒会造成不同的孔隙体积分布高峰，高能破碎 使粉末的相对松装密度成倍增加，并可使压坯的密度大幅度增加. 关键词桥接团粒；高能剪切粉碎；压坯，纳米粉末；硬质合金；孔隙体积 分类号TF124.5;TF125.2 在超细晶粒硬质合金生产中，随着WC粉 1试验用原材料 粒度进入纳米范围(<l00nm)时，合金粉末在压 制前的预处理（或称预粉碎）工序对压坯致密化 1.1基本原料粉末 影响很大.一般认为未经处理的超细粉末，其压 复合氧化物粉WO,NiO·FeO(代号1Z,超声 制性能极差"-).表现为压坯密度很低，分层压 喷雾热转换法制备的粉末)中Ni·Fe)质量分数 力比常规硬质合金低很多(<90MPa),压坯相对 为8%，平均粒径≤50m,500℃烘干（含有桥接 密度一般为（≤33%）且密度不均匀. 团粒)，未经高能剪切粉碎 纳米硬质合金粉的成形性能，除与粉末的 WC-Co(8%)超细硬质合金粉末（代号2Z, 主要成分、WC的粒度和粒度组成有关外，更重 超声喷雾一还原碳化法生产)平均粒径≤200 要的是与纳米WC粉末的亚微结构密切相关， nm,未经高能剪切粉碎例 大量的研究表明，压坯的孔隙体积分布曲线 WC-NiFe)8%超细合金粉（代号3Z,超声 呈多蜂分布的特征，常常是由于一次颗粒的硬 喷雾一还原碳化法生产)平均粒径≤200nm未 团聚所引起，这说明纳米粉末中一次颗粒硬团 经高能球磨例.常规YG8硬质合金粉(WC粒径 聚状态对乐制性能影响最大， 1.5~2.0um)按正常工艺制备压制用混合粉末. 纳米粉末的硬团聚状态，与粉末本身的特 12桥接”团粒粉的分离与制备 性、粉末的制备历程及纳米粉末的存放过程中 1Z,2Z,3Z3种超细粉末，取各150g加人到 各种物理的、化学的外界因素有关.对于颗粒间 600mol无水乙醇中，分成小罐在超声波液槽中 松散的软团聚颗粒，一般对成形性影响较小，但 进行强力分散，搅拌30min后，倒入50mm×500 是经高温作用而烧结在一起的硬团粒体，如钨 mm沉降管中，每隔10s从沉降管底部漏斗口 粉，碳化钨粉，由于颗粒很细表面能量很高，在 放出混浊液体50mol,分别按时间顺序 还原碳化的高温状态下，颗粒间要进行反应相 10,20,30,40s共取4次混浊液，每次取液时间控 变和烧结.彼此靠近的颗粒通过烧结颈“桥接” 制在1.5s内完成，混浊液经离心分离后烘干， 在一起形成硬团聚，为了与其他原因形成的硬 可得直径不同的“桥接”团粒粉末，并分别标以 团聚区别，本文称这种硬团聚为“桥接”团粒.这 代号1Z10表示第1种粉末10s内沉降的“桥接” 种“桥接”团粒很难破碎，对粉末的成形性及烧 团粒粉，同理有1Z20,1Z30,1Z40团粒粉.对第2 结致密化影响极大 种2Z和第3种3Z粉也有2Z10,2Z20,2Z30、2Z40 和3Z10,3Z20,3Z30,3Z40“桥接”团粒粉.为获得 收稿日期20010604张丽英女，58岁，教授 不含“桥接”团粒的粉末，需要沉降10h后再放 *国家自然科学基金资助课题(No.50004001)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 证 匕 纳米硬质合金粉的桥接团粒对粉末成形影响 张 丽 英 ” 郭志猛 ” 林 涛 ” 李注霞 ” 吴成义 ” 吴庆华 ” 北京科技大学材料科学 与工程学院 ， 北京 北京中拓科技所 ， 北京 摘 要 采用 汞压仪和 一 孔径 分析仪 ， 研究纳米 硬质合金粉末 “ 桥接 ” 团粒对粉末 及 其压坯 中孔 隙体积分布 曲线的影 响 用沉降分离 、 高能剪切粉碎 、 比表面分析和 扫描 电镜 观察等手段研究 了桥接团粒在分离和破碎过程 中 ， 相对松装密度和 比表面积 的变化及 高能破 碎对粉末成形致密化的影 响 结果表明 “ 桥接 ” 团粒会造成不 同的孔 隙体积分布高峰 ， 高能破碎 使粉末 的相对松装密度成倍增加 ， 并可使压 坯 的密度大幅度增加 关键词 桥接 团粒 高能剪 切粉碎 压坯 ， 纳米 粉末 硬质合金 孔 隙体积 分类号 在超细 晶粒硬质合金 生产 中 ， 随着 粉 粒度进人纳米范 围 时 ， 合金 粉末在压 制前的预处理 或称预粉碎 工序对压坯致密化 影响很大一般认为未经处理 的超细粉末 ， 其压 制性能极差 ‘，一 表现为压坯 密度很低 ， 分层压 力 比常规硬质合金低很多 ， 压坯相对 密度一 般为 镬 且 密度不 均匀 纳米硬 质合金粉 的成形性能 ， 除与粉末 的 主 要成分 、 的粒度 和粒度组成有关外 ， 更重 要 的是 与纳米 粉末 的亚微结构密切 相关 大量 的研究表 明价 ，， 压坯 的孔 隙体积分布 曲线 呈 多峰分布的特征 ， 常常是 由于 一 次颗粒 的硬 团聚所 引起 ， 这说 明纳米粉末 中一 次 颗粒硬 团 聚状态对压 制性能影 响最 大 纳米粉末 的硬 团聚状态 ， 与粉末本身的特 性 、 粉末 的制备历程及纳米粉末 的存放过程 中 各种物理 的 、 化学 的外界 因素有关 对于颗粒间 松散的软团聚颗粒 ， 一般对成形性影响较小 ， 但 是经 高温作用 而烧结在 一 起 的硬 团粒体 ， 如 钨 粉 ， 碳化钨粉 ， 由于 颗粒很细表面 能量 很高 ， 在 还 原碳化 的高温状态下 ， 颗粒间要 进行反应 相 变和烧结 彼此靠近 的颗 粒通 过烧结颈 “ 桥接 ” 在 一起形成硬 团 聚 ， 为 了与其他原 因形成 的硬 团聚区别 ， 本文称这种硬团聚 为 “ 桥接 ” 团粒 这 种 “ 桥接 ” 团粒很 难破碎 ， 对粉末 的成形性及 烧 结致密化影 响极大叹 收稿 日期 刁 刊 张丽英 女 ， 岁 ，教授 国家 自然科学基金资助课题 试验用原材料 基本原料粉末 复合氧化物粉 · · 代号 ， 超声 喷雾热转换法 制备的粉末 中困 · 质量分数 为 ， 平均粒径 毛 ， ℃ 烘 干 含有桥接 团粒 ， 未经 高能剪切粉碎叭 一 超细硬质合金 粉末 代号 ， 超声 喷雾一还 原 碳化法 生 产 平均 粒径 毛 ， 未经高能剪切粉碎 ‘ 一 困 超细 合金 粉 代号 ， 超声 喷雾一还 原碳化法 生 产 平均粒径 毛 未 经 高能球磨 ’ 常规 硬质合金粉 粒径 一 卿 按 正 常工艺 制备压制用 混合粉末 ‘桥攫 ， 团粒粉的分离与制备 ， ， 种 超细粉末 ， 取各 加人 到 无水 乙 醇 中 ， 分成小罐在 超声波液槽 中 进行强力 分散 ， 搅拌 后 ， 倒人小 “ 沉降管 中 ， 每隔 从沉降管底部漏 斗 口 放 出 混 浊 液 体 ， 分 别 按 时 间 顺 序 ， ，， 共取 次混浊 液 ， 每次取液 时 间控 制在 内完 成 ， 混 浊 液经离心 分离后 烘干 ， 可 得 直径 不 同的 “ 桥接 ” 团粒粉末 ， 并分别标 以 代号 表示第 种粉末 内沉降的 “ 桥接 ” 团粒 粉 ， 同理有 ， ， 团粒粉 对第 种 和第 种 粉也有 ， ， 、 和 ， ， ， “ 桥接 ” 团粒粉 为获得 不 含 “ 桥接 ” 团粒 的粉末 ， 需要沉降 后 再放 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2002．02．003