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難熔金屬碳化鎢WC
專(zhuān)欄：熱點(diǎn)聚焦
發(fā)布日期：2012-12-07
閱讀量：3636
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(guò)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(chēng)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、熱的良好導體。熔點(diǎn)2870℃, 沸點(diǎn)6000℃，相對密度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(jiàn)的為簡(jiǎn)單六方結構，另外一種是面心立方結構，在2785℃下由包晶反應形成的，僅在高溫下穩定。W2C為密排六方結構，其顯著(zhù)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，其反應式為：W+C=WC。碳化反應在830℃時(shí)開(kāi)始進(jìn)行，超過(guò)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(lái)實(shí)現，碳化分為通氫碳化和無(wú)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)。費氏粒度(FSSS)0.8μm下的鎢粉，含氧量不大于0.5%；費氏粒度3μm以下的鎢粉，氧含量不大于0.3%；費氏粒度10μm以下的鎢粉，氧含量不大于0.25%；費氏粒度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確。當碳化鎢中的含碳量過(guò)低時(shí)，應補加炭黑，重新碳化。當碳化鎢中含碳量過(guò)高時(shí)，應補加鎢粉，重新碳化。鎢粉和炭黑混合要均勻，以防止碳化產(chǎn)物出現黑心　分層等現象。采用球磨機時(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、細碳化鎢的碳化過(guò)程在鉬絲碳化爐中進(jìn)行，而粗晶粒碳化鎢的碳化過(guò)程在碳管爐內進(jìn)行。碳化后的料塊斷面應呈灰色，疏松易碎。經(jīng)球磨、過(guò)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(chēng)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(lèi)的存在能加速反應的進(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)行機械加工，可制作切削工具、窯爐的結構材料、噴氣發(fā)動(dòng)機、燃氣輪機、噴嘴、穿甲彈彈芯等。
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