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宏觀硬質(zhì)合金發(fā)展概論
專欄:行業(yè)動態(tài)
發(fā)布日期:2012-12-06
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硬質(zhì)合金是一種由難熔金屬化合物(WC、TaC、TiC、NbC等)為基體,以過渡族金屬(Co、Fe和Ni)為粘結(jié)相,采用粉末冶金方法制備的金屬陶瓷工具材料。由于其高強度、高硬度、高彈性模量、耐磨損、耐腐蝕、熱膨脹系數(shù)小以及化學性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點,在金屬切削工具、木材切削工具、電子切削工具、石油礦山鉆具、復合材料加工工具、冷成形工具、耐磨零件和熱軋軋輥等方面起著重要的應(yīng)用,被稱為“工業(yè)的牙齒”。
硬質(zhì)合金概念最早出現(xiàn)在20世紀初,與制備鎢絲的拉絲模有關(guān),用來替代昂貴的金剛石模具。1927年,德國KRUPP公司將WC-6Co合金應(yīng)用于切削工具,并命名為Widia(類金剛石),隨后合金成分根據(jù)應(yīng)用要求怎家了TiC、TaC、NbC、VC等組元,通過固溶強化大大改善材料的切削性能。雖然硬質(zhì)合金的發(fā)明和應(yīng)用最初在德國進行,但該材料在美國、奧地利、瑞典等國家發(fā)展非常迅速。瑞典的Sandvik公司是 世界上最大的硬質(zhì)合金生產(chǎn)廠家。硬質(zhì)合金發(fā)展的一個重要里程碑是20實際60年代,采用化學氣相沉積在硬質(zhì)合金表面沉積TiC涂層,顯著提高材料的硬度和耐磨性能,使得其切削壽命提高了3倍。該技術(shù)在不斷地改進,20世紀70年代出現(xiàn)了等離子化學氣相沉積以及硬質(zhì)合金表面的復合涂層技術(shù),一直到現(xiàn)在都是高性能硬質(zhì)合金切削刀片的設(shè)計和生產(chǎn)方式。株洲三鑫硬質(zhì)合金生產(chǎn)有限公司的電子行業(yè)切削刀具硬質(zhì)合金切腳機刀片也采用類似方法。 硬質(zhì)合金刀具在結(jié)構(gòu)上從焊接刀片方式向可轉(zhuǎn)位刀片方式的轉(zhuǎn)變是一個重要的進步。采用可轉(zhuǎn)位刀片能夠成倍的提高刀具的應(yīng)用壽命。長期以來,在礦用和模具用硬質(zhì)合金方面,技術(shù)進步主要以來材料制備設(shè)備的更新。20世紀80年代開發(fā)的燒結(jié)熱等靜壓設(shè)備,能夠顯著消除硬質(zhì)合金中的殘余空隙。由于空隙是硬質(zhì)合金在工作中發(fā)生失效的起源,空隙的消除能夠提高材料的疲勞壽命、抗沖擊和耐磨損性能。20世紀90年代,隨著制造工業(yè)和納米材料的發(fā)展,硬質(zhì)合金在微觀結(jié)構(gòu)和外形上都出現(xiàn)了新的形式。硬質(zhì)合金產(chǎn)品出現(xiàn)了異形復雜形狀,如螺旋帶內(nèi)孔結(jié)構(gòu)、微型鉆頭和模具、薄壁件等。在微觀結(jié)構(gòu)方面,納米及超細晶結(jié)構(gòu)、梯度結(jié)構(gòu)以及超粗晶結(jié)構(gòu)等,使得硬質(zhì)合金的力學性能和使用壽命大幅度提高。隨著科學技術(shù)的發(fā)展,硬質(zhì)合金在制備和應(yīng)用方面將會有更多的突破。 硬質(zhì)合金產(chǎn)品從應(yīng)用山基本分為切削刀片、礦用工具和耐磨零件三大類。在切削方面,硬質(zhì)合金主要作為刀具材料,硬質(zhì)合金刀具的切削速度是普通碳素鋼的數(shù)百倍,可用于高速切削。在切削方面的新應(yīng)用是硬質(zhì)合金可作為微型鉆頭,對印刷電路板進行微孔加工,用硬質(zhì)合金V-CUT刀進行線路板V坑V槽,用切腳刀對PCB板電子元件腳進行切削。由于微型鉆頭的形狀非常復雜、精度和性能要求高,其價格也是普通硬質(zhì)合金產(chǎn)品的數(shù)倍。礦用工具方面,硬質(zhì)合金主要作為鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具,在礦產(chǎn)、石油開采、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面發(fā)揮重要作用。硬質(zhì)合金耐磨零件主要包括金屬成形和制造模具、汽缸襯里、密封件、軸承和噴嘴等。 目前全世界每年硬質(zhì)合金總產(chǎn)量在4萬噸左右,而中國占了大約50%,是名副其實的硬質(zhì)合金生產(chǎn)大國。但是,作為高附加值的硬質(zhì)合金切削刀片,在發(fā)達國家如日本、美國等占其硬質(zhì)合金總產(chǎn)量的約70%,我國僅25%??茖W技術(shù)是第一生產(chǎn)力,因此需要大力提升技術(shù)水平和產(chǎn)品檔次,走向硬質(zhì)合金生產(chǎn)強國! 本文由株洲三鑫硬質(zhì)合金生產(chǎn)有限公司http://idwyaeh.cn發(fā)表,如需轉(zhuǎn)載請注明出處! |