溫壓工藝硬質合金壓坯強度機制

硬質合金壓坯的強度是壓坯的重要性能參數,溫壓工藝可以通過兩種途徑提高壓坯強度,一是通過溫壓緻密提高壓坯密度,二是加熱溫度影響了聚合物本身以及其與粉末顆粒的作用行為。
 
1.壓坯密度
流動溫壓工藝的緻密化機理和普通溫壓基本相同,但在流動溫壓工藝中聚合物的作用要明顯強於因粉末塑性變形對密度的貢獻。壓坯的緻密化經歷了3個階段。首先, 細粉的加入提高了填充密度;其次, 在壓制階段, 混合粉末先是被壓縮, 直到混合粉末中的粘結劑相互連接成一個整體後, 混合粉就表現出良好的向各個方向填充的粘流行為, 粘流體在壓力作用下充滿型腔。最後, 混合粉末完全被壓實。經壓制後的半成品可以達到很高的密度。由於壓坯密度提高,壓坯強度也跟著提高,生坯抗壓強度可達15~30MPa,採用溫壓工藝時,聚合物是處於粘流態的,這樣才有良好的壓力傳導性和粘結劑流變性,在硬質合金溫壓工藝中, 為了達到提高壓坯強度的目的, 必須使聚合物在壓制溫度下處於粘流態。
 
粉末粘結模型圖片
粉末粘結模型圖片
 
2.顆粒改性
粘結劑對粉末壓坯強度的影響可簡化成上圖中的兩個固體之間的粘結模型。即使通過精密加工, 兩個介面之間真正接觸的面積還不到總面積的1%, 它們之間添加的聚合物膠粘劑則能起到媒介作用。此時, 聚合物本身性質及其與兩個固體面的相互作用決定著這兩個固體的粘結強度。為了改善它們的粘結強度, 一方面可以採用剛性聚合物(即交聯趨勢明顯的聚合物)。另一方面則提高聚合物與被膠粘物體的粘結強度, 在粘結劑對被粘物表面良好的潤濕性是粘結劑與被粘物表面分子相互作用的必要條件。溫壓工藝正是充分利用了溫度的作用, 在壓制過程中使成形劑處於粘流態, 保證了粘結劑分子與被粘物表面分子的有效接觸, 增強了機械聯接、物理吸附、化學聯接等作用, 提高了粘結效果。
 
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