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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
閱讀量：3083
作者：佚名
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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(xué)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(fù)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(jì)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(xué)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(jì)70年代出現(xiàn)了等離子化學(xué)氣相沉積以及硬質(zhì)合金表面的復(fù)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(jì)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(jì)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(fù)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(xué)性能和使用壽命大幅度提高。隨著科學(xué)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(fù)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(xué)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！


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