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難熔金屬碳化鎢WC
專欄：熱點(diǎn)聚焦
發(fā)布日期：2012-12-07
閱讀量：3751
作者：佚名
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      難熔金屬硬質(zhì)化合物通常指元素周期表第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ族中過渡元素(鈦、鉿、鋯；釩、鉭、鈮；鎢、鉬、鉻)的碳化物、氮化物、硼化物、硅化物等。這些化合物的共同特點(diǎn)是熔點(diǎn)高、硬度高。在硬質(zhì)合金中應(yīng)用最多的是金屬碳化物，典型的有WC、TiC、TaC、NbC等，重點(diǎn)介紹難熔金屬碳化鎢即WC。
      碳化鎢(WC)是生產(chǎn)硬質(zhì)合金的主要原料，化學(xué)式WC，全稱為 Wolfram Carbide, 也譯作tungsten carbide。碳化鎢是硬質(zhì)合金的重要組成部分，也是硬質(zhì)合金工業(yè)中使用最多的碳化物。為黑色六方晶體，有金屬光澤，硬度與金剛石相近，為電、熱的良好導(dǎo)體。熔點(diǎn)2870℃, 沸點(diǎn)6000℃，相對(duì)密度15.63(18℃)。碳化鎢不溶于水、鹽酸和硫酸，易溶于硝酸－氫氟酸的混合酸中。純的碳化鎢易碎，若摻入少量鈦、鈷等金屬，就能減少脆性。用作鋼材切割工具的碳化鎢，常加入碳化鈦、碳化鉭或它們的混合物，以提高抗爆能力。碳化鎢的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。 
      W和C可形成兩種化合物：WC和W2C，其物理化學(xué)性質(zhì)差別有異。WC具有兩種晶型，常見的為簡單六方結(jié)構(gòu)，另外一種是面心立方結(jié)構(gòu)，在2785℃下由包晶反應(yīng)形成的，僅在高溫下穩(wěn)定。W2C為密排六方結(jié)構(gòu)，其顯著特點(diǎn)是硬度高、脆性大。
      碳化鎢WC粉末的制備主要由鎢粉與炭黑的混合物在碳化爐高溫煅燒，其反應(yīng)式為：W+C=WC。碳化反應(yīng)在830℃時(shí)開始進(jìn)行，超過1300℃時(shí)加速進(jìn)行，通常的碳化溫度為1300℃~2000℃。鎢粉的碳化主要依靠氣相的滲碳作用來實(shí)現(xiàn)，碳化分為通氫碳化和無氫碳化。通氫碳化時(shí)，WC的生成溫度較低，得到的WC比較疏松。鎢粉的氧含量與粒度有關(guān)。費(fèi)氏粒度(FSSS)0.8μm下的鎢粉，含氧量不大于0.5%；費(fèi)氏粒度3μm以下的鎢粉，氧含量不大于0.3%；費(fèi)氏粒度10μm以下的鎢粉，氧含量不大于0.25%；費(fèi)氏粒度10μm以上的鎢粉，氧含量不大于0.1%。
     碳化鎢制備中鎢粉和炭黑的配料需要準(zhǔn)確。當(dāng)碳化鎢中的含碳量過低時(shí)，應(yīng)補(bǔ)加炭黑，重新碳化。當(dāng)碳化鎢中含碳量過高時(shí)，應(yīng)補(bǔ)加鎢粉，重新碳化。鎢粉和炭黑混合要均勻，以防止碳化產(chǎn)物出現(xiàn)黑心　分層等現(xiàn)象。采用球磨機(jī)時(shí)，球料比一般是1：1，鋼球的直徑為15~50mm，混合時(shí)間2~4h。中、細(xì)碳化鎢的碳化過程在鉬絲碳化爐中進(jìn)行，而粗晶粒碳化鎢的碳化過程在碳管爐內(nèi)進(jìn)行。碳化后的料塊斷面應(yīng)呈灰色，疏松易碎。經(jīng)球磨、過篩、合批后得到粒度和化學(xué)成分一直的碳化鎢粉。
     碳化鎢粉主要用于生產(chǎn)硬質(zhì)合金。在碳化鎢中，碳原子嵌入鎢金屬晶格的間隙，并不破壞原有金屬的晶格，形成間隙固溶體，因此也稱填隙(或插入)化合物。碳化鎢可由鎢和碳的混合物高溫加熱制得，氫氣或烴類的存在能加速反應(yīng)的進(jìn)行。若用鎢的含氧化合物進(jìn)行制備，產(chǎn)品最終必須在1500℃進(jìn)行真空處理, 以除去碳氧化合物。碳化鎢適宜在高溫下進(jìn)行機(jī)械加工，可制作切削工具、窯爐的結(jié)構(gòu)材料、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、噴嘴、穿甲彈彈芯等。
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