硬质合金顶锤

更新时间:2023-10-22 18:15

硬质合金顶锤就是生产人造金刚石装置的重要组成部件,并且在金刚石合成的过程中承受高温高压的交变载荷,其寿命的长短直接决定着金刚石合成的生产成本。

原理

国内的人造金刚石合成行业主要以六面顶合成工艺为主,属于静压触媒法,而顶锤材料以YG8硬质合金为主。其基本原理是在六个面分别采用六个硬质合金顶锤,同时作用域由六面体的叶腊石所组成的高压型腔上,使得型腔内的石墨在触媒作用下通过高温高压转变为金刚石。

牌号

适用于硬质合金顶锤的牌号包括YG6、YG8以及YG12x等。YG6类硬质合金,成分为94%WC + 6%Co,以中颗粒的WC粉和Co粉为主。较高的硬质相WC含量保证了硬质合金顶锤的抗压性能要求。但是粘结相Co的含量较低在一定程度上影响了顶锤的抗拉强度,在金刚石合成的过程中容易出现开裂的情况。此外YG6类的硬质合金顶锤对于C含量的控制存在一定的困难,在合成过程中容易出现游离态的C或η相而影响顶锤的使用性能;YG8类硬质合金中含有92%的WC以及8%的Co属于中颗粒硬质合金,其不但具有良好的抗压性能,同时也具有良好的抗拉性能。具有较长的使用寿命,早期发生裂锤的情况较少;YG12x类硬质合金是一种细颗粒的硬质合金,在Co含量一定的情况下,WC的晶粒度越细则相应的密度、硬度以及抗压强度等综合性能都得到明显的提升,是硬质合金顶锤材料中较为理想的一种。

性能

1.高硬度及抗压性能(HRA>85,承压5000MPa以上);

2.高强度以及高韧性(硬质合金顶锤在工作时斜面需承受较大的拉应力>35kg/mm2);

3.耐高温和耐磨耐蚀性(在合成金刚石的过程中C元素转变温度约为2000℃,所添加的触媒既要利于合成进行又不能与顶锤发生反应)。

发展

硬质合金顶锤使用寿命约为5000次左右,万克拉消耗>3kg。而相比国内金刚石合成同行业,国外的相关企业已经开始采用YG12x细颗粒硬质合金金刚石顶锤,其硬度普遍可达HRA90.5以上,抗弯强度达3000MPa,平均使用寿命超过了8000次,万克拉消耗<1.5kg。因此,通过细化晶粒,提高硬质合金顶锤的密度、韧性、抗弯强度,延长顶锤使用寿命,较少工作耗损,是一种硬质合金顶锤发展的必然趋势。

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