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1 硬质合金的发展与应用1

1.1 硬质合金发展概述1

1.1.1 硬质合金概述1

1.1.2 硬质合金发展历程1

1.2 硬质合金分类及用途3

1.2.1 硬质合金分类3

1.2.2 硬质合金用途12

1.3 硬质合金工业的发展及市场13

1.3.1 中国硬质合金工业发展简史13

1.3.2 中国硬质合金发展存在的问题13

1.3.3 世界硬质合金市场14

1.4 硬质合金技术发展趋势及研究开发重点15

1.4.1 高精度高性能硬质合金及配套刀具15

1.4.2 超细和纳米硬质合金开发15

1.4.3 功能梯度材料16

1.4.4 发展新型工具材料16

1.4.5 硬质合金净成型技术16

1.4.6 硬质合金生产技术和工艺装备不断创新16

1.4.7 硬质合金基础理论研究17

1.4.8 CIMS在硬质合金制造中的应用17

2 硬质合金原料粉末性能及表征18

2.1 粉末材料的特性及表征方法18

2.1.1 粉末材料的特性及基本的概念18

2.1.2 粉末的主要性能及表征方法18

2.2 原料粉末化学成分的分析20

2.2.1 滴定法20

2.2.2 气体元素碳、氧分析法21

2.2.3 气体杂质分析23

2.2.4 分光光度法24

2.2.5 原子吸收光谱法24

2.2.6 原子发射光谱法25

2.2.7 X荧光光谱法27

2.2.8 耦合等离子体质谱分析法（ICP-MS）27

2.3 粉末粒度和粒度组成及颗粒形貌的表征28

2.3.1 粉末粒度的测定28

2.3.2 粉末粒度分布31

2.3.3 粉末颗粒形貌33

2.4 粉末工艺性能的表征34

2.4.1 松装密度34

2.4.2 流动性35

2.4.3 综合热分析系统（TG/DSC-QMS）35

3 硬质合金物理力学性能和组织结构的表征39

3.1 硬质合金物理性能的表征39

3.1.1 密度的测定39

3.1.2 钴磁的测定39

3.1.3 矫顽磁力的测定40

3.1.4 热膨胀41

3.1.5 导热性41

3.2 硬质合金力学性能的表征42

3.2.1 硬度的测定42

3.2.2 抗弯强度的测定44

3.2.3 韧性的测定45

3.2.4 疲劳性能47

3.3 硬质合金组织结构的表征47

3.3.1 显微镜及金相样品的制备47

3.3.2 孔隙度的评价48

3.3.3 组织晶粒度的评价49

3.3.4 合金组织渗碳、脱碳的评价52

3.3.5 合金金相组织的综合评价54

3.4 硬质合金现代分析技术55

3.4.1 X射线衍射分析技术55

3.4.2 电子显微镜分析技术57

4 钨冶金工艺与质量控制61

4.1 概述61

4.2 钨冶金工艺与质量控制62

4.2.1 钨精矿分解63

4.2.2 纯钨溶液的制取64

4.2.3 仲钨酸铵结晶69

4.2.4 偏钨酸铵的制取71

4.3 氧化钨的生产71

4.3.1 三氧化钨的生产71

4.3.2 蓝色氧化钨的生产72

4.3.3 紫色氧化钨的生产73

4.3.4 氧化钨产品质量的控制73

5 金属钴粉和钨粉的制备与质量控制75

5.1 钴粉制备75

5.1.1 概述75

5.1.2 钴粉生产方法76

5.1.3 钴粉制取与质量控制77

5.2 钨粉的制备81

5.2.1 钨的化学性质81

5.2.2 氢还原氧化钨制取钨粉的基本原理82

5.2.3 粉末粒度长大机理84

5.2.4 影响W粉粒度大小的因素85

5.2.5 钨粉的制备工艺88

5.2.6 钨粉的质量控制91

5.2.7 三氧化钨的碳还原91

5.2.8 掺杂钨92

5.3 还原法制粉设备92

5.3.1 半自动四管还原炉92

5.3.2 半自动十四管还原炉94

5.3.3 全自动十（四）五管还原炉95

5.3.4 回转炉97

5.3.5 辅助设备98

6 碳化物粉末的制备与质量控制99

6.1 碳化钨粉末的制备99

6.1.1 钨粉碳化过程的基本原理99

6.1.2 影响碳化钨粒度的因素100

6.1.3 碳化钨粉的制备100

6.2 复式碳化物粉末的制备104

6.2.1 碳化钨钛固溶体（Ti,W）C104

6.2.2 TiC-WC-TaC（NbC）多元复式碳化物的制取109

6.3 其他碳化物粉末的制备110

6.3.1 TaC、NbC和（Ta,Nb）C110

6.3.2 TiC与Ti（C,N）112

6.3.3 Mo2C、Cr3C2、V8C7的制备114

6.4 碳化物粉末的技术条件116

6.4.1 WC的技术条件116

6.4.2 TiC、TiCN和（Ti,W）C118

6.4.3 TaC、NbC和（Ta,Nb）C119

6.5 碳化生产设备119

6.5.1 高温连续钼丝炉120

6.5.2 碳管炉121

6.5.3 连续高温碳化炉122

6.5.4 中频碳化炉122

6.5.5 辅助设备123

7 混合料制备与质量控制124

7.1 概述124

7.1.1 原辅材料的准备124

7.1.2 混合料两种生产工艺对比126

7.2 配料与湿磨126

7.2.1 湿磨的作用126

7.2.2 可倾斜球磨机127

7.2.3 影响球磨效率的基本因素129

7.2.4 配料计算131

7.3 喷雾干燥133

7.3.1 喷雾干燥的技术发展和特点133

7.3.2 喷雾干燥设备133

7.3.3 喷雾干燥工艺控制138

7.4 混合料传统干燥工艺138

7.4.1 振动干燥器138

7.4.2 真空干燥139

7.4.3 制粒机142

7.5 混合料生产的质量控制142

7.5.1 混合料鉴定143

7.5.2 混合料生产中总碳控制143

7.5.3 混合料生产中粒度控制145

7.5.4 混合料工艺性能的质量控制147

7.6 成型剂的种类与性能149

7.6.1 成型剂的作用和要求149

7.6.2 橡胶类成型剂149

7.6.3 石蜡类成型剂151

7.6.4 水溶性聚合物类成型剂153

7.6.5 三大类成型剂性能的比较153

7.7 高能球磨154

7.7.1 搅拌球磨154

7.7.2 行星球磨156

8 模压成型与质量控制158

8.1 压制原理和基本概念158

8.1.1 压制压力158

8.1.2 压坯的密度分布159

8.1.3 弹性后效159

8.1.4 收缩系数160

8.1.5 压坯单重161

8.1.6 压制尺寸（高度）161

8.2 模压成型方式及成型设备161

8.2.1 压力机的选型依据161

8.2.2 手动油压和简单自动油压设备162

8.2.3 自动模压成型方式的分类及特点164

8.2.4 精密自动模压成型设备165

8.2.5 脱模方式分类及其特点172

8.2.6 单向和双向压制方式的比较173

8.3 精密自动模压成型过程173

8.3.1 精密自动模压成型基本概念173

8.3.2 精密模压成型工艺175

8.4 压模设计和选择176

8.4.1 压模质量要求176

8.4.2 精密模具压制工艺的设计原则177

8.4.3 精密模具的基本组成179

8.4.4 模具制作基本工艺流程180

8.4.5 典型制品的压模实例180

8.5 压制品质量控制及压制废品183

8.5.1 压制品质量标准183

8.5.2 几个参数对毛坯质量的影响184

8.5.3 产品压制工艺技术分析185

8.5.4 主要压坯缺陷分析186

8.5.5 压坯废料的处理187

8.6 精密压制与传统普通压制的差异188

8.6.1 压制成型设备的对比分析188

8.6.2 压制模具的对比分析188

8.6.3 压制混合料的对比189

8.6.4 压制工艺的对比189

9 硬质合金其他成型方法191

9.1 挤压成型192

9.1.1 概述192

9.1.2 基本原理192

9.1.3 挤压成型剂194

9.1.4 挤压嘴194

9.1.5 挤压坯的干燥195

9.1.6 挤压机的类型195

9.1.7 硬质合金双螺旋孔棒挤压机理196

9.2 注射成型197

9.2.1 概述197

9.2.2 成型剂198

9.2.3 可压料的混炼和制粒200

9.2.4 注射模具201

9.2.5 注射工艺202

9.2.6 注射设备204

9.2.7 成型剂脱除204

9.3 冷等静压206

9.3.1 冷等静压制的工作原理206

9.3.2 压力介质208

9.3.3 冷等静压特点208

9.3.4 包套及模具的制作209

9.3.5 模芯211

9.3.6 压坯形状和尺寸的控制211

9.3.7 装模和压制211

9.3.8 冷等静压机212

9.4 机械加工成型213

9.4.1 概述213

9.4.2 压坯的预处理和加工工艺213

9.4.3 刀具及磨轮214

10 硬质合金烧结基本理论215

10.1 相图与合金的相组成215

10.1.1 W-C-Co三元状态图215

10.1.2 WC-Co伪二元相图216

10.1.3 通过碳角的垂直切面216

10.1.4 Ti-W-C三元相图217

10.1.5 WC-Ni、WC-Fe合金218

10.2 烧结过程及组织演变219

10.2.1 脱蜡预烧阶段219

10.2.2 固相烧结阶段220

10.2.3 液相烧结阶段220

10.2.4 冷却阶段222

10.3 硬质合金烧结过程致密化223

10.3.1 致密化机理223

10.3.2 影响致密化过程的因素224

10.4 黏结相的成分与结构225

10.4.1 WC-Co合金225

10.4.2 WC-TiC-Co合金226

10.4.3 黏结相的结构与晶型转变227

10.4.4 黏结相成分、结构对合金性能的影响227

10.5 晶粒长大及其控制228

10.5.1 WC-Co合金228

10.5.2 WC-TiC-Co合金229

10.5.3 硬质合金的晶粒度控制230

10.5.4 晶粒生长抑制剂232

10.6 硬质合金结构模型与强度理论234

10.6.1 结构模型——界面结构，连续与非连续的统一体234

10.6.2 强度理论——界面强化理论235

10.6.3 铃木寿的新强度理论及超细合金的发展235

10.6.4 减少结构缺陷是提高合金强度的关键236

11 硬质合金烧结设备和烧结工艺238

11.1 氢气烧结238

11.1.1 烧结工艺238

11.1.2 氢气连续烧结炉239

11.2 真空烧结239

11.2.1 真空烧结的优越性240

11.2.2 脱蜡炉240

11.2.3 间歇式真空烧结炉241

11.2.4 多气氛真空烧结一体炉242

11.2.5 烧结曲线及过程控制244

11.2.6 烧结炉控片246

11.3 低压烧结246

11.3.1 低压烧结的优越性246

11.3.2 低压烧结炉247

11.4 梯度硬质合金的制备249

11.4.1 基本原理249

11.4.2 两种主要梯度组织合金的组织特征及用途249

11.5 热压251

11.5.1 概述251

11.5.2 压模材料及其设计原则252

11.5.3 工艺252

11.5.4 电阻加热热压机253

11.6 热等静压254

11.6.1 热等静压的工作原理254

11.6.2 热等静压设备254

11.6.3 热等静压工艺参数的选择255

11.6.4 热等静压处理硬质合金256

11.7 放电等离子烧结和微波烧结256

11.7.1 放电等离子烧结256

11.7.2 微波烧结259

11.8 硬质合金烧结废品263

11.8.1 起皮263

11.8.2 变形与翘曲263

11.8.3 孔洞264

11.8.4 其他不符合产品质量标准的废品264

11.9 硬质合金烧结后处理264

11.9.1 研磨264

11.9.2 刃口钝化266

11.9.3 返烧268

12 废硬质合金的回收利用269

12.1 概述269

12.1.1 硝石法269

12.1.2 氯化法270

12.1.3 氧化还原碳化法270

12.1.4 硫酸钠熔融法270

12.1.5 破碎法271

12.2 锌熔法处理硬质合金271

12.2.1 锌熔法的基本原理271

12.2.2 锌熔法工艺流程272

12.2.3 锌熔法的主要特点274

12.2.4 锌熔技术的发展274

12.3 电化学法275

12.3.1 电解法原理275

12.3.2 电解法的工艺流程275

12.3.3 阳极钝化276

12.3.4 影响电解过程的主要因素277

12.3.5 影响电解产品WC质量的因素分析278

12.3.6 回收碳化钨的性能278

12.4 高温处理法279

12.4.1 高温处理法原理279

12.4.2 高温处理废旧硬质合金工艺279

12.4.3 高温法特点和再生硬质合金性能280

12.5 酸溶法280

12.5.1 动态浸出法280

12.5.2 废钨钛钴硬质合金中有价金属的回收283

参考文献286