坯体被挤出方向与加压方向相同即为正向挤压。

优点：

1、设备简单，投资少，适用于任何挤压设备，对设备无特殊要求

2、更换工模具简便，辅助时间短

3、产品的外接圆直径大，可以通过宽展、分流等方法，生产外接圆直径大于挤压筒直径的产品

4、在锭坯变形区，锭坯产生较大的剪切变形，有利于提高挤压制品的表面质量

5、对铸锭的表面质量要求不高

6、可以得到任意外形的制品，制品断面只受挤压筒内径、挤压系数限制。

缺点：

1、挤压时要克服铸锭与挤压筒之间的摩擦力,有效挤压力仅为60-70%，甚至更低；

2、挤压开始到结束的全过程中，挤压力有大到小变化大，挤压力的变化使得模具的变形量大，挤压产品的头、尾尺寸变化较大；

3、由于金属变形的不均匀性，产品的组织不均匀，尾端易造成缩尾和粗晶环等缺陷，金属沿截面的流动速度不均，可能导致挤压制品(尤其是大型挤压制品)内部分层，形成缺陷；

4、由于变形的不均匀性，产品的力学性能不均匀，挤压头端变形程度小，性能较低

5、挤压产品的机械性能存在各向异性；

6、管材挤压时易产生偏心废品，造成产品质量不合格，降低了成品率。采用空心锭坯挤压管材时，增加了锭坯大量的附加加工，而且容易造成管材内表面质量缺陷。

 

挤压的方法可按照不同的特征进行分类，有几十种。最常见的有6种方法：正向挤压、反向挤压、复合挤压、连续挤压、玻璃润滑挤压和静液挤压。最基本的方法仍然是正向挤压（简称正挤压）、反向挤压（简称反挤压）和复合挤压这三种。

一、正向挤压：金属的流动方向与挤压杆（挤压轴）的运动方向相同的挤压生产方法。  特征：变形金属与挤压筒壁之间有相对运动，二者之间有很大的滑动摩擦。引起挤压力增大；使金属变形流动不均匀，导致组织性能不均匀；限制了挤压速度提高；加速工模具的磨损。适用于各种形状的实心杆形件、管件和环形件的挤压。

 

二、反向挤压：金属的流动方向与挤压杆（或模子轴）的相对运动方向相反的挤压生产方法。 特征：变形金属与挤压筒壁之间无相对运动，二者之间无外摩擦。  特点：挤压力小；金属变形流动均匀；挤压速度快。但制品表面较正挤压差；外接圆尺寸较小；设备造价较高；辅助时间较长。

 

三、复合挤压：一部坯体的挤出方向相同，另一部分金属的挤出方向与加压方向相反，是正挤和反挤的结合。适用于各种复杂形状制件的挤压；通过改变凹模孔口或凸、凹模之间缝隙的轮廓形状，就可以挤出形状和尺寸不同的各种空心件和实心件。

 

国内外生产钴粉的方法有氢还原法、水冶法、水热法和喷雾法等, 国内主要是采用氢还原法，即用氢气还原氧化钴或草酸钴。在氢气还原钴粉生产中, 原料因素对钴粉粒度影响至关重要,这其中包括了草酸钴原料粒度大小和含水量两个方面，如何通过控制这两个因素进而控制钴粉粒度？

 

一般工业原料为Co2O3与Co3O4 的混合物, 其中主要是Co2O3。用氢气还原时, 其反应为:

Co2O3+3H2=2Co+3H2O (1)

Co3O4+4H2=3Co+4H2O (2)

用草酸钴氢还原时, 其反应为:

CoC2O4•2H2O=CoC2O4+2H2O (3)

2CoC2O4=Co2O3+3CO+CO2 (4)

Co2O3+3H2=2Co+3H2O (5)

2CoC2O4•2H2O+3H2  2Co+3CO+CO2+7H2O (6)

 

1、原料的影响：

草酸钴的粒度细, 则其松装密度ρ松小, 不同ρ松的草酸钴制取的钴粉的粒度不同。从图1可以看出草酸钴的粒度粗, 即钴粉的松装密度ρ松大, 则钴粉的FSSS大, 表明钴粉的粗度粗。

 

2、草酸钴的含水量对钴粉粒度的影响：

草酸钴的含水量越低, 即草酸钴越干, 钴粉的FSSS越小, 表明钴粉的粒度越小。这是因为草酸钴的含水量直接影响反应空间的水

蒸气分压, 如果草酸钴含水量低, 则水蒸气分压低, 使反应向右移动, 还原速度加快, 氧化钴的颗粒未来得及长大就被还原成金属钴粉, 所以钴粉的粒度细。反之, 则钴粉的粒度粗。

钴具有优良的物理、化学和机械性能, 是制造高强度合金、耐高温合金、硬质合金、磁性材料和催化剂等的重要材料, 应用非常广泛。90年代以来, 世界钴的消费量一直呈现增加趋势, 目前, 我国钴的消费领域主要是硬质合金和陶瓷行业。在硬质合金行业中, 钴主要以钴粉形式作为生产硬质合金的粘结剂。我国硬质合金、金刚石工具产量居世界第一位,对钴粉的消耗量相对较大, 占全国钴总耗量的33%, 并以每年近5.4%的幅度递增。我国目前从事电解钴、氧化钴、钴粉及各类钴盐生产的厂家有40余家,其所用的原料主要有三个来源:一是镍系统、铜系统或锌系统中副产出的钴;二是国内自产的钴硫精矿;三是进口钴原料。目前我国绝大部分钴粉生产厂家采用进口钴原料。

 

钴粉生产工艺原理

草酸钴氢气热还原工艺分为湿法生产工艺和还原制粉生产工艺两大部分。其工艺原理如下：

1、配制草酸铵溶液

CoCl2+(NH4)2C2O4=CoC2O4↓+2NH4Cl (1)

2、草酸钴煅烧干燥

2CoC2O4+O2=2CoO+4CO2

4CoC2O4+O2=2Co2O3+4CO2+2CO

3CoC2O4+2O2=Co3O4+6CO2

3、氧化钴还原

Co3O4+4H2=3Co+4H2O

4、草酸钴还原

2CoC2O4+3H2=2Co+CO2+3CO+3H2O 

 

钴粉生产流程：溶解→沉淀草酸钴→还原（即可还原氧化钴，也可直接还原草酸钴）(如下图)

硬质合金通常由硬质相WC和粘接相Co组成，Co赋予硬质合金韧性，并在烧结过程中对合金的致密化和组织结构的演变起着极为重要的作用。

 

钴，元素符号Co，银白色铁磁性金属，表面呈银白略带淡粉色，在周期表中位于第4周期、第Ⅷ族，原子序数27，原子量58.9332，有密排六方和面心立方两种晶体结构，常见化合价为+2、+3。钴是具有光泽的钢灰色金属，熔点1493℃、比重8.9，比较硬而脆，钴是铁磁性的，在硬度、抗拉强度、机械加工性能、热力学性质、的电化学行为方面与铁和镍相类似。加热到1150℃时磁性消失。

Co相有α-Co和ε-Co两种晶型。α-Co为面心立方(fcc)结构（右图），有12个滑移面，韧性好；ε-Co为密排六方(hcp)结构（左图），只有3个滑移面，其吸收应变能和松弛应力及协调两相应变的能力比α-Co差，韧性也差。Co在417℃以下为密排六方结构，417℃以上为面心立方结构。测定硬质合金中α-Co 和ε-Co的比例与变化规律，有利于进一步开发强韧化工艺、提高硬质合金的性能和增加其使用寿命。一般认为，烧结态硬质合金Co粘结相主要为ε-Co，通过淬火处理可以增加 Co粘结相中α-Co 的含量

硬质合金黏结相又叫粘结相，是硬质合金工业中将难熔金属硬质化合物(硬质相)紧密黏合在一起的软金属相，是硬质合金的重要组成部分

 

1.黏结相熔点要较高；

2.硬质合金黏结相要能部分溶解难熔金属硬质化合物；

3.不能与难熔金属硬质化合物发生化学反应；

4.要与难熔金属硬质化合物有较高的黏结强度；

5.最重要是的硬质合金黏结相与难熔金属硬质化合物有良好的润湿性，烧结过程中转变为液相，能较好的润湿固相。润湿（Wetting）是固体界面由固-气界面转变为固-液界面的现象。而润湿性（wettability）是指一种液体在一种固体表面铺展的能力或倾向性。固体的润湿性用接触角表示，当液滴滴在固体表面时，润湿性不同可出现不同形状。液滴在固液接触边缘的切线与固体平面间的夹角称为接触角。

接触角最小为0°，最大为180°。接触角越小，则固体的润湿性越好。θ=0°，液体完全润湿固体表面，液体在固体表面铺展；0°<θ<90°，液体可润湿固体，且θ越小，润湿性越好；90°<θ<180°，液体不能润湿固体；θ=180°，完全不润湿，液体在固体表面凝聚成小球。

以钴举例（图为WC-Co合金的SEM照片,灰色部分是WC相，深色部分是Co相）：

(1) 液态Co对WC完全浸搜索润。在1500℃和氢气氛下，液态Co与WC的润湿角为0°，即完全浸润，满足条件4和5。

(2)WC在Co部分溶解W-Co-C三元相图的WC-Co纵截面(WC含C质量分数为6.1％）。Co基固溶体中WC的溶解度随温度提高而增大，在1340℃时达到最大值。在硬质合金中WC是过量的，所以在温度超过1340℃后会出现液相，并且随温度的升高，WC在液相中的溶解度增加，满足条件1和2。 

(3) 烧结温度(1350-1480℃）下有液相Co存在，而液相Co在WC中不溶解，使得在保温阶段液相始终存在，满足条件3和5。

（4）W会固溶在Co中，但不发生化学转变，满足条件3。

 

碳化钨基硬质合金是硬质合金中产量最大,用途最广的一类合金,其基本组元WC的质量直接影响着合金性能。粗晶碳化钨相硬质合金在韧性、抗冲击疲劳等方面要优于中细颗粒硬质合金，故有着诸多应用。

制造韧性好的粗晶WC一Co硬质合金：

 

1、硬质合金钎头（如下图）、矿用齿等矿山工具：

凿岩机上要装上具有高硬度高韧性的粗晶WC一Co合金钎头,才能有成效地破碎各种高硬度的岩石。凿岩用的硬质合金钎头,其磨损以冲击裂碎和冲击疲劳为主，这就要求所用硬质合金要有很好的韧性。硬质合金的韧性受两个因素支配。其一是Co含量, Co含量愈高,其韧性愈大;其二是受Co相的平均自由程支配,WC 晶粒愈粗, Co相的平均自由程愈大。基于此,在凿岩行业中,普遍采用了粗晶WC一Co合金钎头。

 

2、石油钻采工具

石油钻采工业中要用到牙轮钻，而硬质合金牙轮钻齿是其最主要的工作部件，目前大部分均选择粗晶W-Co合金。钻齿按位置不同可分为保径齿、内排齿和修边齿。

轮钻齿的失效主要是热疲劳和机械疲劳造成的。WC一Co合金抗热疲劳和抗机械疲劳能力随钻含量的增加、WC 晶粒变粗和合金碳含量的增高(在保持两相范围内)而增加。邻接的两颗WC之间晶界,最容易产生疲劳裂纹，薄钻层处的WC/Co晶界,容易使裂纹扩展,因此要求钻相在合金中分布均匀,尽量避免邻接的WC。 所以要尽量采用粗颗粒WC原料。

硬质合金钎头主要用于凿岩等工作环境，被安装在凿岩机和风压潜孔设备中，目前使用硬质合金钎头的液压凿岩机和风压潜孔凿岩钻车已经占了钻爆施工机械的90%。

凿岩用的硬质合金钎头,其磨损以冲击裂碎和冲击疲劳为主。在冲击能量作用下,钎头与岩石的接触处,承受很高的压应力。硬质合金的抗压强度很高,对这种压应力尚能胜任。但钎头与岩石的接触处,还有一些未接触或接触不好的地方,造成很高的拉应力和剪应力,当这两种应力超过合金的强度极限时,便会造成钎头的局部崩碎和剥落。如果硬质合金的韧性很高,便可避免这种局面的过早发生。所以目前采用的牌号大部分是高钴粗颗粒牌号。

按钎头形状可以分为：一字型、十字型、X型、三刃型、球齿型 、混合刃型等。

 GB/T 6480-2002中对钎头型号等都有规定：

钎头型号由类型代号、形别代号、钎头直径、主要尺寸和螺纹形式代号组成。

一字型--适用于轻型凿岩机钻凿硬度不高的岩层，便于修磨。

十字型、X型--适用具有较大冲击功凿岩机的条件下，钻凿裂缝性岩层和磨蚀性强的岩层，抗径向磨蚀能力强。

 

碳化钨基硬质合金是硬质合金中产量最大,用途最广的一类合金,其基本组元WC的质量直接影响着合金性能。粗晶碳化钨相硬质合金在韧性、抗冲击疲劳等方面要优于中细颗粒硬质合金，故有着诸多应用。

制造韧性好的粗晶WC一Co硬质合金：

 

1、硬质合金钎头（如下图）、矿用齿等矿山工具：

凿岩机上要装上具有高硬度高韧性的粗晶WC一Co合金钎头,才能有成效地破碎各种高硬度的岩石。凿岩用的硬质合金钎头,其磨损以冲击裂碎和冲击疲劳为主，这就要求所用硬质合金要有很好的韧性。硬质合金的韧性受两个因素支配。其一是Co含量, Co含量愈高,其韧性愈大;其二是受Co相的平均自由程支配,WC 晶粒愈粗, Co相的平均自由程愈大。基于此,在凿岩行业中,普遍采用了粗晶WC一Co合金钎头。

2、石油钻采工具

石油钻采工业中要用到牙轮钻，而硬质合金牙轮钻齿是其最主要的工作部件，目前大部分均选择粗晶W-Co合金。钻齿按位置不同可分为保径齿、内排齿和修边齿。

轮钻齿的失效主要是热疲劳和机械疲劳造成的。WC一Co合金抗热疲劳和抗机械疲劳能力随钻含量的增加、WC 晶粒变粗和合金碳含量的增高(在保持两相范围内)而增加。邻接的两颗WC之间晶界,最容易产生疲劳裂纹，薄钻层处的WC/Co晶界,容易使裂纹扩展,因此要求钻相在合金中分布均匀,尽量避免邻接的WC。 所以要尽量采用粗颗粒WC原料。

 

筛分法是一种最传统的粒度测试方法。它是使颗粒通过不同尺寸的筛孔来测试粒度。

筛析法是最简单的也是用得最早和应用最广泛的粒度测定方法，利用筛分方法不仅可以测定粒度分布，而且通过绘制累积粒度特性曲线，还可得到累积产率50％时的平均粒度。

 

原理：利用按照筛孔尺寸依次组合的一套试验筛，借助震动把金属粉末筛分成不同的筛分粒级。称量每个筛上和底盘上的粉末量，计算出每个筛分粒级的百分含量，从而得出粉末的粒度组成。即让粉体试样通过一系列不同筛孔的标准筛，将其分离成若干个粒级，分别称重，求得以质量分数表示的粒度分布。它适用于从微米到毫米粉末之间的粒度分布测量，测量范围较广。比如采用电成形筛（微孔筛），其筛孔尺寸可小至5μm,甚至更小。筛孔的大小用“目”表示，其含义是每英寸（25.4mm）长度上筛孔的数目，也有用1cm长度上的孔数或1cm2筛面上的孔数表示的，还有的直接用筛孔的尺寸来表示。

 

基本设备：标准筛，振筛机，托盘天平，陶瓷盘，毛刷等。

1.将准备分析的样品，首先充分的混均匀，称料；

2.将选好的一套试验筛，依筛孔尺寸大小从上到下套在一起，借助震筛机的震动，把粉末分成不同的筛分粒级。

3.筛分后，称量每个筛面和底盘上的粉末量。

4.计算：设筛分时所用筛子数目为n个，则可分为n+1个筛级，用每个筛级称量得到的粉末量除以粉末量的总合，计算出该筛级粉末的百分含量。

 

筛分法是一种最传统的粒度测试方法。它是使颗粒通过不同尺寸的筛孔来测试粒度。

筛析法是最简单的也是用得最早和应用最广泛的粒度测定方法，利用筛分方法不仅可以测定粒度分布，而且通过绘制累积粒度特性曲线，还可得到累积产率50％时的平均粒度。

 

原理：利用按照筛孔尺寸依次组合的一套试验筛，借助震动把金属粉末筛分成不同的筛分粒级。称量每个筛上和底盘上的粉末量，计算出每个筛分粒级的百分含量，从而得出粉末的粒度组成。即让粉体试样通过一系列不同筛孔的标准筛，将其分离成若干个粒级，分别称重，求得以质量分数表示的粒度分布。它适用于从微米到毫米粉末之间的粒度分布测量，测量范围较广。比如采用电成形筛（微孔筛），其筛孔尺寸可小至5μm,甚至更小。筛孔的大小用“目”表示，其含义是每英寸（25.4mm）长度上筛孔的数目，也有用1cm长度上的孔数或1cm2筛面上的孔数表示的，还有的直接用筛孔的尺寸来表示。

 

基本设备：标准筛，振筛机，托盘天平，陶瓷盘，毛刷等。

1.将准备分析的样品，首先充分的混均匀，称料；

2.将选好的一套试验筛，依筛孔尺寸大小从上到下套在一起，借助震筛机的震动，把粉末分成不同的筛分粒级。

3.筛分后，称量每个筛面和底盘上的粉末量。

4.计算：设筛分时所用筛子数目为n个，则可分为n+1个筛级，用每个筛级称量得到的粉末量除以粉末量的总合，计算出该筛级粉末的百分含量。