硬质合金发展历史

① 数控刀具的发展史

中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。
然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。
那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。
由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。更多的资讯，详请到广州源洲工具有限公司进行了解。

② 硬质合金刀具的应用体现在哪些行业中

聚晶金刚石刀具 1．聚晶金刚石（PCD）刀具概述 1.1 PCD刀具的发展 金刚石作为一种超硬刀具材料应用于切削加工已有数百年历史。在刀具发展历程中，从十九世纪末到二十世纪中期，刀具材料以高速钢为主要代表；1927年德国首先研制出硬质合金刀具材料并获得广泛应用；二十世纪五十年代，瑞典和美国分别合成出人造金刚石，切削刀具从此步入以超硬材料为代表的时期。二十世纪七十年代，人们利用高压合成技术合成了聚晶金刚石（PCD），解决了天然金刚石数量稀少、价格昂贵的问题，使金刚石刀具的应用范围扩展到航空、航天、汽车、电子、石材等多个领域。 1.2 PCD刀具的性能特点 金刚石刀具具有硬度高、抗压强度高、导热性及耐磨性好等特性，可在高速切削中获得很高的加工精度和加工效率。金刚石刀具的上述特性是由金刚石晶体状态决定的。在金刚石晶体中，碳原子的四个价电子按四面体结构成键，每个碳原子与四个相邻原子形成共价键，进而组成金刚石结构，该结构的结合力和方向性很强，从而使金刚石具有极高硬度。由于聚晶金刚石（PCD）的结构是取向不一的细晶粒金刚石烧结体，虽然加入了结合剂，其硬度及耐磨性仍低于单晶金刚石。但由于PCD烧结体表现为各向同性，因此不易沿单一解理面裂开。 PCD刀具材料的主要性能指标：①PCD的硬度可达8000HV，为硬质合金的80～120倍；②PCD的导热系数为700W/mK，为硬质合金的1.5～9倍，甚至高于PCBN和铜，因此PCD刀具热量传递迅速；③PCD的摩擦系数一般仅为0.1～0.3（硬质合金的摩擦系数为0.4～1），因此PCD刀具可显著减小切削力；④PCD的热膨胀系数仅为0.9×10 -6～1.18×10 -6，仅相当于硬质合金的1/5，因此PCD刀具热变形小，加工精度高；⑤PCD刀具与有色金属和非金属材料间的亲和力很小，在加工过程中切屑不易粘结在刀尖上形成积屑瘤。 1.3 PCD刀具的应用 工业发达国家对PCD刀具的研究开展较早，其应用已比较成熟。自1953年在瑞典首次合成人造金刚石以来，对PCD刀具切削性能的研究获得了大量成果，PCD刀具的应用范围及使用量迅速扩大。目前，国际上著名的人造金刚石复合片生产商主要有英国De Beers公司、美国GE公司、日本住友电工株式会社等。据报道，1995年一季度仅日本的PCD刀具产量即达10.7万把。PCD刀具的应用范围已由初期的车削加工向钻削、铣削加工扩展。由日本一家组织进行的关于超硬刀具的调查表明：人们选用PCD刀具的主要考虑因素是基于PCD刀具加工后的表面精度、尺寸精度及刀具寿命等优势。金刚石复合片合成技术也得到了较大发展，De Beers公司已推出了直径74mm、层厚0.3mm的聚晶金刚石复合片。 国内PCD刀具市场随着刀具技术水平的发展也不断扩大。目前中国第一汽车集团已有一百多个PCD车刀使用点，许多人造板企业也采用PCD刀具进行木制品加工。PCD刀具的应用也进一步推动了对其设计与制造技术的研究。国内的清华大学、大连理工大学、华中理工大学、吉林工业大学、哈尔滨工业大学等均在积极开展这方面的研究。国内从事PCD刀具研发、生产的有上海舒伯哈特、郑州新亚、南京蓝帜、深圳润祥、成都工具研究所等几十家单位。目前，PCD刀具的加工范围已从传统的金属切削加工扩展到石材加工、木材加工、金属基复合材料、玻璃、工程陶瓷等材料的加工。通过对近年来PCD刀具应用的分析可见，PCD刀具主要应用于以下两方面：①难加工有色金属材料的加工：用普通刀具加工难加工有色金属材料时，往往产生刀具易磨损、加工效率低等缺陷，而PCD刀具则可表现出良好的加工性能。如用PCD刀具可有效加工新型发动机活塞材料——过共晶硅铝合金（对该材料加工机理的研究已取得突破）。②难加工非金属材料的加工：PCD刀具非常适合对石材、硬质碳、碳纤维增强塑料（CFRP）、人造板材等难加工非金属材料的加工。如华中理工大学1990年实现了用PCD刀具加工玻璃；目前强化复合地板及其它木基板材（如MDF）的应用日趋广泛，用PCD刀具加工这些材料可有效避免刀具易磨损等缺陷。 2．PCD刀具的制造技术 2.1 PCD刀具的制造过程 PCD刀具的制造过程主要包括两个阶段：①PCD复合片的制造：PCD复合片是由天然或人工合成的金刚石粉末与结合剂（其中含钴、镍等金属）按一定比例在高温（1000～2000℃）、高压（5～10万个大气压）下烧结而成。在烧结过程中，由于结合剂的加入，使金刚石晶体间形成以TiC、SiC、Fe、Co、Ni等为主要成分的结合桥，金刚石晶体以共价键形式镶嵌于结合桥的骨架中。通常将复合片制成固定直径和厚度的圆盘，还需对烧结成的复合片进行研磨抛光及其它相应的物理、化学处理。②PCD刀片的加工：PCD刀片的加工主要包括复合片的切割、刀片的焊接、刀片刃磨等步骤。 2.2 PCD复合片的切割工艺 由于PCD复合片具有很高的硬度及耐磨性，因此必须采用特殊的加工工艺。目前，加工PCD复合片主要采用电火花线切割、激光加工、超声波加工、高压水射流等几种工艺方法，其工艺特点的比较见表1。 表1 PCD复合片切割工艺的比较 工艺方法－工艺特点 电火花加工－高度集中的脉冲放电能量、强大的放电爆炸力使PCD材料中的金属融化，部分金刚石石墨化和氧化，部分金刚石脱落，工艺性好、效率高 超声波加工－加工效率低，金刚石微粉消耗大，粉尘污染大 激光加工－非接触加工，效率高、加工变形小、工艺性差 在上述加工方法中，电火花加工效果较佳。PCD中结合桥的存在使电火花加工复合片成为可能。在有工作液的条件下，利用脉冲电压使靠近电极金属处的工作液形成放电通道，并在局部产生放电火花，瞬间高温可使聚晶金刚石熔化、脱落，从而形成所要求的三角形、长方形或正方形的刀头毛坯。电火花加工PCD复合片的效率及表面质量受到切削速度、PCD粒度、层厚和电极质量等因素的影响，其中切削速度的合理选择十分关键，实验表明，增大切削速度会降低加工表面质量，而切削速度过低则会产生“拱丝”现象，并降低切割效率。增加PCD刀片厚度也会降低切割速度。 2.3 PCD刀片的焊接工艺 PCD复合片与刀体的结合方式除采用机械夹固和粘接方法外，大多是通过钎焊方式将PCD复合片压制在硬质合金基体上。焊接方法主要有激光焊接、真空扩散焊接、真空钎焊、高频感应钎焊等。目前，投资少、成本低的高频感应加热钎焊在PCD刀片焊接中得到广泛应用。在刀片焊接过程中，焊接温度、焊剂和焊接合金的选择将直接影响焊后刀具的性能。在焊接过程中，焊接温度的控制十分重要，如焊接温度过低，则焊接强度不够；如焊接温度过高，PCD容易石墨化，并可能导致“过烧”，影响PCD复合片与硬质合金基体的结合。在实际加工过程中，可根据保温时间和PCD变红的深浅程度来控制焊接温度（一般应低于700℃）。国外的高频焊接多采用自动焊接工艺，焊接效率高、质量好，可实现连续生产；国内则多采用手工焊接，生产效率较低，质量也不够理想。 2.4 PCD刀片的刃磨工艺 PCD的高硬度使其材料去除率极低（甚至只有硬质合金去除率的万分之一）。目前，PCD刀具刃磨工艺主要采用树脂结合剂金刚石砂轮进行磨削。由于砂轮磨料与PCD之间的磨削是两种硬度相近的材料间的相互作用，因此其磨削规律比较复杂。对于高粒度、低转速砂轮，采用水溶性冷却液可提高PCD的磨削效率和磨削精度。砂轮结合剂的选择应视磨床类型和加工条件而定。由于电火花磨削（EDG）技术几乎不受被磨削工件硬度的影响，因此采用EDG技术磨削PCD具有较大优势。某些复杂形状PCD刀具（如木工刀具）的磨削也对这种灵活的磨削工艺具有巨大需求。随着电火花磨削技术的不断发展，EDG技术将成为PCD磨削的一个主要发展方向。 3．PCD刀具的设计原则 3.1 刀具材料的选择 （1）合理选择PCD粒度 PCD粒度的选择与刀具加工条件有关，如设计用于精加工或超精加工的刀具时，应选用强度高、韧性好、抗冲击性能好、细晶粒的PCD。粗晶粒PCD刀具则可用于一般的粗加工。PCD材料的粒度对于刀具的磨损和破损性能影响显著。研究表明：PCD粒度号越大，刀具的抗磨损性能越强。采用De Beers 公司SYNDITE 002和SYNDITE 025两种PCD材料的刀具加工SiC基复合材料时的刀具磨损试验结果表明，粒度为2μm的SYNDITE 002PCD材料较易磨损。 （2）合理选择PCD刀片厚度 通常情况下，PCD复合片的层厚约为0.3～1.0mm，加上硬质合金层后的总厚度约为2～8mm。较薄的PCD层厚有利于刀片的电火花加工。De Beers公司推出的0.3mm厚PCD复合片可降低磨削力，提高电火花的切割速度。PCD复合片与刀体材料焊接时，硬质合金层的厚度不能太小，以避免因两种材料结合面间的应力差而引起分层。 3.2 刀具几何参数与结构设计 PCD刀具的几何参数取决于工件状况、刀具材料与结构等具体加工条件。由于PCD刀具常用于工件的精加工，切削厚度较小（有时甚至等于刀具的刃口半径），属于微量切削，因此其后角及后刀面对加工质量有明显影响，较小的后角、较高的后刀面质量对于提高PCD刀具的加工质量可起到重要作用。 PCD复合片与刀杆的连接方式包括机械夹固、焊接、可转位等多种方式，其特点与应用范围见表2。 表2 PCD复合片与刀杆连接方式的特点与应用 连接方式－特点－应用范围 机械夹固－由标准刀体及可做成各种集合角度的可换刀片组成，具有快换和便于重磨的优点－中小型机床 整体焊接－结构紧凑、制作方便，可制成小尺寸刀具－专用刀具或难于机夹的刀具，用于小型机床 机夹焊接－刀片焊接于刀头上，可使用标准刀杆，便于刃磨及调整刀头位置－自动机床、数控机床 可转位－结构紧凑，夹紧可靠，不需重磨和焊接，可节省辅助时间，提高刀具寿命－普通通用机床 4．PCD刀具的切削参数与失效机理 4.1 PCD刀具切削参数对切削性能的影响 （1）切削速度 PCD刀具可在极高的主轴转速下进行切削加工，但切削速度的变化对加工质量的影响不容忽视。虽然高速切削可提高加工效率，但在高速切削状态下，切削温度和切削力的增加可使刀尖发生破损，并使机床产生振动。加工不同工件材料时，PCD刀具的合理切削速度也有所不同，如铣削Al2O3强化地板的合理切削速度为110～120m/min；车削SiC颗粒增强铝基复合材料及氧化硅基工程陶瓷的合理切削速度为30～40m/min。 （2）进给量 如PCD刀具的进给量过大，将使工件上残余几何面积增加，导致表面粗糙度增大；如进给量过小，则会使切削温度上升，切削寿命降低。 （3）切削深度 增加PCD刀具的切削深度会使切削力增大、切削热升高，从而加剧刀具磨损，影响刀具寿命。此外，切削深度的增加容易引起PCD刀具崩刃。 不同粒度等级的PCD刀具在不同的加工条件下加工不同工件材料时，表现出的切削性能也不尽相同，因此应根据具体加工条件确定PCD刀具的实际切削参数。 4.2 PCD刀具的失效机理 刀具的磨损形式主要有磨料磨损、粘结磨损（冷焊磨损）、扩散磨损、氧化磨损、热电磨损等。PCD刀具的失效形式与传统刀具有所不同，主要表现为聚晶层破损、粘结磨损和扩散磨损。研究表明，采用PCD刀具加工金属基复合材料时，其失效形式主要为粘结磨损和由金刚石晶粒缺陷引起的微观晶间裂纹。在加工高硬度、高脆性材料时，PCD刀具的粘结磨损并不明显；相反，在加工低脆性材料（如碳纤维增强材料）时，刀具的磨损增大，此时粘接磨损起主导作用。 5．结语 PCD刀具因其良好的加工质量和加工经济性在非金属材料、有色金属及其合金材料、金属基复合材料等切削加工领域显示出其它刀具难以比拟的优势。随着PCD刀具的理论研究日益深入及其应用技术的进一步推广，PCD刀具在超硬刀具领域的地位将日益重要，其应用范围也将进一步拓展。

③ 硬质合金刀具材料都有哪些基础知识

硬质合金是使用最广泛的一类高速加工（HSM）刀具材料，此类材料是通过粉末冶金工艺生产的，由硬质碳化物（通常为碳化钨WC）颗粒和质地较软的金属结合剂组成。目前，有数百种不同成分的WC基硬质合金，它们中大部分都采用钴（Co）作为结合剂，镍（Ni）和铬（Cr）也是常用的结合剂元素，另外还可以添加其他一些合金元素。为什么有如此之多的硬质合金牌号？刀具制造商如何为某种特定的切削加工选择正确的刀具材料？为了回答这些问题，首先让我们了解一下使硬质合金成为一种理想刀具材料的各种特性。
硬度与韧性：
WC-Co硬质合金在兼具硬度和韧性方面具有独到优势。碳化钨（WC）本身具有很高的硬度（超过刚玉或氧化铝），而且在工作温度升高时其硬度也很少下降。但是，它缺乏足够的韧性，而这对于切削刀具是必不可少的性能。为了利用碳化钨的高硬度，并改善其韧性，人们利用金属结合剂将碳化钨结合在一起，从而使这种材料既具有远远超过高速钢的硬度，同时又能够承受在大多数切削加工中的切削力。此外，它还能承受高速加工所产生的切削高温。
如今，几乎所有的WC-Co刀具和刀片都采用了涂层，因此，基体材料的作用似乎显得不太重要了。但实际上，正是WC-Co材料的高弹性系数（衡量刚度的指标，WC-Co的室温弹性系数约为高速钢的三倍）为涂层提供了不变形的基底。WC-Co基体还能提供所需要的韧性。这些性能都是WC-Co材料的基本特性，但也可以在生产硬质合金粉体时，通过调整材料成分和微观结构而定制材料性能。因此，刀具性能与特定加工的适配性在很大程度上取决于最初的制粉工艺。
制粉工艺：
碳化钨粉是通过对钨（W）粉进行渗碳处理而获得的。碳化钨粉的特性（尤其是其粒度）主要取决于原料钨粉的粒度以及渗碳的温度和时间。化学控制也至关重要，碳含量必须保持恒定（接近重量比为6.13％的理论配比值）。为了通过后续工序来控制粉体粒度，可以在渗碳处理之前添加少量的钒和/或铬。不同的下游工艺条件和不同的最终加工用途需要采用特定的碳化钨粒度、碳含量、钒含量和铬含量的组合，通过这些组合的变化，可以产生各种不同的碳化钨粉。例如，碳化钨粉生产商ATI Alldyne公司共生产23种标准牌号的碳化钨粉，而根据用户要求定制的碳化钨粉品种可达标准牌号碳化钨粉的5倍以上。
在将碳化钨粉与金属结合剂一起进行混合碾磨以生产某种牌号硬质合金粉料时，可以采用各种不同的组合方式。最常用的钴含量为3%－25%（重量比），而在需要增强刀具抗腐蚀性的情况下，则需要加入镍和铬。此外，还可以通过添加其他合金成分，进一步改良金属结合剂。例如，在WC-Co硬质合金中添加钌，可在不降低其硬度的前提下显著提高其韧性。增加结合剂的含量也可以提高硬质合金的韧性，但却会降低其硬度。
减小碳化钨颗粒的尺寸可以提高材料的硬度，但在烧结工艺中，碳化钨的粒度必须保持不变。烧结时，碳化钨颗粒通过溶解再析出的过程结合和长大。在实际烧结过程中，为了形成一种完全密实的材料，金属结合剂要变成液态（称为液相烧结）。通过添加其他过渡金属碳化物，包括碳化钒（VC）、碳化铬（Cr3C2）、碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）和碳化铌（NbC），可以控制碳化钨颗粒的长大速度。这些金属碳化物通常是在将碳化钨粉与金属结合剂一起进行混合碾磨时加入，尽管碳化钒和碳化铬也可以在对碳化钨粉进行渗碳时形成。
利用回收的废旧硬质合金材料也可以生产牌号碳化钨粉料。废旧硬质合金的回收和再利用在硬质合金行业已有很长历史，是该行业整个经济链的一个重要组成部分，它有助于降低材料成本、节约自然资源和避免对废弃材料进行无害化处置。废旧硬质合金一般可通过APT（仲钨酸铵）工艺、锌回收工艺或通过粉碎后进行再利用。这些“再生”碳化钨粉通常具有更好的、可预测的致密性，因为其表面积比直接通过钨渗碳工艺制成的碳化钨粉更小。
碳化钨粉与金属结合剂混合碾磨的加工条件也是至关重要的工艺参数。两种最常用的碾磨技术是球磨和超微碾磨。这两种工艺都能使碾磨的粉料均匀混合，并能减小颗粒尺寸。为使以后压制的工件具有足够的强度，能保持工件形状，并使操作者或机械手能拿起工件进行操作，在碾磨时通常还需要添加一种有机结合剂。这种结合剂的化学成分可以影响压制成工件的密度和强度。为了有利于操作，最好添加高强度的结合剂，但这样会导致压制密度较低，并可能会产生硬块，造成在最后成品中存在缺陷。
完成碾磨后，通常会对粉料进行喷雾干燥，产生由有机结合剂凝聚在一起的自由流动团块。通过调整有机结合剂的成分，可以根据需要定制这些团块的流动性和装料密度。通过筛选出较粗或较细的颗粒，还可以进一步定制团块的粒度分布，以确保其在装入模腔时具有良好的流动性。
工件制造：
硬质合金工件可采用多种工艺方法成型。根据工件的尺寸、形状复杂水平和生产批量，大部分切削刀片都是采用顶压和底压式刚性模具模压成型。在每一次压制时，为了保持工件重量和尺寸的一致性，必须保证流入模腔的粉料量（质量和体积）都完全相同。粉料的流动性主要通过团块的尺寸分布和有机结合剂的特性来控制。通过在装入模腔的粉料上施加10－80ksi（千磅/平方英尺）的成型压力，就可以形成模压工件（或称“坯件”）。
即便在极高的成型压力下，坚硬的碳化钨颗粒也不会变形或破碎，而有机结合剂却被压入碳化钨颗粒之间的缝隙之中，从而起到固定颗粒位置的作用。压力越高，碳化钨颗粒的结合就越紧密，工件的压制密度就越大。牌号硬质合金粉料的模压特性可能各不相同，取决于金属结合剂的含量、碳化钨颗粒的尺寸和形状、形成团块的程度，以及有机结合剂的成分和添加量。为了提供有关牌号硬质合金粉料压制特性的量化信息，通常由粉料生产商来设计构建模压密度与成型压力的对应关系。这种信息可确保提供的粉料与刀具制造商的模压工艺协调一致。
大尺寸硬质合金工件或具有高长宽比的硬质合金工件（如立铣刀和钻头的刀杆）通常采用在一个柔性料袋中均衡压制牌号硬质合金粉料来制造。虽然均衡压制法的生产周期比模压法要长一些，但刀具的制造成本较低，因此该方法更适合小批量生产。
这种工艺方法是将粉料装入料袋中，并将袋口密封，然后将装满粉料的料袋置于一个腔室中，通过液压装置施加30－60ksi的压力进行压制。压制成的工件通常要在烧结之前加工成特定的几何形状。料袋的尺寸被加大，以适应压紧过程中的工件收缩，并为磨削加工提供足够的余量。由于工件在压制成型后要进行加工，因此对装料一致性的要求不像模压法那样严格，但是，仍然希望能保证每一次装入料袋的粉料量相同。如果粉料的装料密度过小，就可能导致装入料袋的粉料不足，从而造成工件尺寸偏小而不得不报废。如果粉料的装料密度过大，装入料袋的粉料过多，工件在压制成型后就需要加工去除更多的粉料。尽管去除的多余粉料和报废的工件都可以回收再用，但这样做毕竟会降低生产效率。
硬质合金工件还可以利用挤出模或注射模进行成型加工。挤出成型工艺更适合轴对称形状工件的大批量生产，而注射成型工艺通常用于复杂形状工件的大批量生产。在这两种成型工艺中，牌号硬质合金粉末悬浮在有机结合剂中，结合剂赋予硬质合金混合料像牙膏那样的均匀一致性。然后，混合料或者通过一个孔被挤出成型，或者被注入一个模腔中成型。牌号硬质合金粉料的特性决定了混合料中粉末与结合剂的最佳比例，并对混合料通过挤出孔或注入模腔的流动性具有重要影响。
当工件通过模压法、均衡压制法、挤出模或注射模成型法成型后，在最终烧结阶段之前，需要从工件中去除有机结合剂。烧结可以去除工件中的孔隙，使其变得完全（或基本上）密实。在烧结时，压制成型的工件中的金属结合剂变成液体，但在毛细作用力和颗粒联系的共同作用下，工件仍然能够保持其形状。
在烧结后，工件的几何形状保持不变，但尺寸会缩小。为了在烧结后得到所要求的工件尺寸，在设计刀具时就需要考虑其收缩率。在设计用于制造每种刀具的牌号硬质合金粉料时，都必须保证其在适当压力下压紧时具有正确的收缩率。
几乎在所有情况下，都需要对烧结后的工件进行烧结后处理。对切削刀具最基本的处理方式是刃磨切削刃。许多刀具在烧结后还需要对其几何形状和尺寸进行磨削加工。有些刀具需要磨削顶部和底部；另一些刀具则需要进行外周磨削（需要或无需刃磨切削刃）。磨削产生的所有硬质合金磨屑都可以回收再利用。
工件涂层：
在许多情况下，成品工件需要进行涂层。涂层能够提供润滑性和增加硬度，还能为基体提供扩散屏障，使其暴露于高温下时可防止氧化。硬质合金基体对于涂层的性能至关重要。除了定制基体粉料的主要特性以外，还可以通过化学选择和改变烧结方法定制基体的表面特性。通过钴的迁移，可在刀片表面最外层20－30μm厚度内富集相对于工件其余部位更多的钴，从而赋予基体表层更好的强韧性，使其具有较强的抗变形能力。
刀具制造商基于自己的制造工艺（如脱蜡方法、加热速度、烧结时间、温度和渗碳电压），可能会对使用的牌号硬质合金粉料提出一些特殊要求。有些刀具制造商可能是在真空炉中烧结工件，而另一些刀具制造商则可能使用热等静压（HIP）烧结炉（它是在工艺循环临近结束时才对工件加压，以消除任何残留孔隙）。在真空炉中烧结的工件可能还需要通过另外的工序进行热等静压处理，以提高工件密度。有些刀具制造商可能会采用较高的真空烧结温度，以提高具有较低钴含量混合料的烧结密度，但这种方法可能会使其显微结构变得粗大。为了保持细小的晶粒尺寸，可以选用碳化钨颗粒尺寸较小的粉料。为了与特定的生产设备相匹配，脱蜡条件和渗碳电压对硬质合金粉料中碳含量的高低也有不同的要求。
所有这些因素都会对烧结出的硬质合金刀具的显微结构和材料性能产生至关重要的影响，因此，在刀具制造商与粉料提供商之间需要进行密切的沟通，以确保根据刀具制造商的生产工艺定制牌号硬质合金粉料。因此，有数百种不同的硬质合金粉料牌号也就不足为奇了。例如，ATI Alldyne公司生产的不同粉料牌号就超过600种，其中每一种牌号都是针对目标用户和特定用途而专门设计的。
牌号分类：
不同种类的碳化钨粉、混合料成分和金属结合剂含量、晶粒长大抑制剂的类型和用量等的组合变化，构成了形形色色的硬质合金牌号。这些参数将决定硬质合金的显微结构及其特性。某些特定的性能组合已成为一些特定加工用途的首选，从而使对多种硬质合金牌号进行分类具有了意义。
两种最常用的、面向加工用途的硬质合金分类体系分别为C牌号体系和ISO牌号体系。尽管这两种体系都不能完全反映影响硬质合金牌号选择的材料特性，但它们提供了一个探讨的起点。对于每种分类法，许多制造商都有它们自己的特殊牌号，由此产生了形形色色、五花八门的各种硬质合金牌号。
硬质合金牌号还可以按照成分来分类。碳化钨（WC）牌号可分为三种基本类型：单纯型、微晶型和合金型。单纯型牌号主要由碳化钨和钴结合剂构成，但其中也可能含有少量晶粒长大抑制剂。微晶型牌号由碳化钨和添加了几千分之一碳化钒（VC）和（或）碳化铬（Cr3C2）的钴结合剂构成，其晶粒尺寸可达到1μm以下。合金型牌号则是由碳化钨和含有百分之几碳化钛（TiC）、碳化钽（TaC）和碳化铌（NbC）的钴结合剂构成，这些添加物又称为立方碳化物，因为其烧结后的显微结构呈现出不均匀的三相结构。
（1）单纯型硬质合金牌号
用于金属切削加工的此类牌号通常含有3％－12％的钴（重量比）。碳化钨晶粒的尺寸范围通常在1－8μm之间。与其他牌号一样，减小碳化钨的粒度可以提高其硬度和横向断裂强度（TRS），但会降低其韧性。单纯型牌号的硬度通常在HRA89－93.5之间；横向断裂强度通常在175－350ksi之间。此类牌号的粉料中可能含有大量回收再用的原料。
单纯型牌号在C牌号体系中可分为C1－C4，在ISO牌号体系中可按K、N、S和H牌号系列进行分类。具有中间特性的单纯型牌号可以归类为通用牌号（如C2或K20），可用于车削、铣削、刨削和镗削加工；晶粒尺寸较小或钴含量较低、硬度较高的牌号可以归类为精加工牌号（如C4或K01）；晶粒尺寸较大或钴含量较高、韧性较好的牌号可以归类为粗加工牌号（如C1或K30）。
用单纯型牌号制造的刀具可用于切削加工铸铁、200和300系列不锈钢、铝和其他有色金属、高温合金和淬硬钢。此类牌号还能应用于非金属切削领域（如作为岩石和地质钻探工具），这些牌号的晶粒尺寸范围在1.5－10μm（或更大），钴含量为6％－16％。单纯型硬质合金牌号的另一种非金属切削类用途是制造模具和冲头，这些牌号通常具有中等大小的晶粒尺寸，钴含量为16％－30％。
（2）微晶型硬质合金牌号
此类牌号通常含有6％－15％的钴。在液相烧结时，添加的碳化钒和（或）碳化铬可以控制晶粒长大，从而获得粒度小于1μm的细晶粒结构。这种微细晶粒牌号具有非常高的硬度和500ksi以上的横向断裂强度。高强度与足够的韧性相结合，使此类牌号的刀具可以采用更大的正前角，从而能通过切削而不是推挤金属材料来减小切削力和产生较薄的切屑。
通过在牌号硬质合金粉料的生产中对各种原材料进行严格的品质鉴定，以及对烧结工艺条件实施严格的控制，防止在材料显微结构中形成非正常的大晶粒，就能获得适当的材料性能。为了保持晶粒尺寸细小且均匀一致，只有在能对原料和回收工艺进行全面控制，以及实施广泛质量检测的情况下，才能使用回收的再生粉料。
微晶型牌号可在ISO牌号体系中可按M牌号系列进行分类，除此以外，在C牌号体系和ISO牌号体系中的其他分类方法与单纯型牌号相同。微晶牌号可用于制造切削较软工件材料的刀具，因为这种刀具的表面可以加工得非常光滑，并能保持极其锋利的切削刃。
微晶牌号刀具还能用于加工镍基超级合金，因为这种刀具能够承受高达1200℃的切削温度。对于高温合金和其他特殊材料的加工，采用微晶牌号刀具和含钌的单纯牌号刀具，能够同时提高其耐磨性、抗变形能力和韧性。微晶牌号还适合制造会产生剪切应力的旋转刀具（如钻头）。有一种钻头采用复合牌号的硬质合金制造，在同一支钻头的特定部位，材料中的钴含量各不相同，从而根据加工需要优化了钻头的硬度和韧性。
（3）合金型硬质合金牌号
此类牌号主要用于切削加工钢件，其钴含量通常为5％－10％，晶粒尺寸范围为0.8－2μm。通过添加4％－25％的碳化钛（TiC），可以减小碳化钨（WC）扩散到钢屑表面的倾向。通过添加不超过25％的碳化钽（TaC）和碳化铌（NbC），可以改善刀具的强度、抗月牙洼磨损能力和耐热冲击性。添加此类立方碳化物还能提高刀具的红硬性，在重载切削或切削刃会产生高温的其他加工中，有助于避免刀具发生热变形。此外，碳化钛在烧结过程中能提供成核位置，改善立方碳化物在工件中的分布均匀性。
一般来说，合金型硬质合金牌号的硬度范围为HRA91－94，横向断裂强度为150－300ksi。与单纯型牌号相比，合金型牌号的耐磨料磨损性能较差，且强度较低，但其耐粘结磨损的性能更好。合金型牌号在C牌号体系中可分为C5－C8，在ISO牌号体系中可按P和M牌号系列进行分类。具有中间特性的合金型牌号可以归类为通用牌号（如C6或P30），可用于车削、攻丝、刨削和铣削加工。硬度最高的牌号可以归类为精加工牌号（如C8和P01），用于精车和镗削加工。这些牌号通常具有较小的晶粒尺寸和较低的钴含量，以获得所需要的硬度和耐磨性。不过，通过添加较多的立方碳化物也能获得类似的材料特性。韧性最好的牌号可以归类为粗加工牌号（如C5或P50）。这些牌号通常具有中等大小的粒度和高钴含量，立方碳化物的添加量也较少，以通过抑制裂纹扩展而获得所需要的韧性。在断续车削加工中，通过采用上述刀具表面具有较高钴含量的富钴牌号，还可以进一步提高切削性能。
碳化钛含量较低的合金型牌号用于切削加工不锈钢和可锻铸铁，但也可用于加工有色金属（如镍基超级合金）。这些牌号的晶粒尺寸通常小于1μm，钴含量为8％－12％。硬度较高的牌号（如M10）可用于车削加工可锻铸铁；而韧性较好的牌号（如M40）可用于铣削和刨削钢件，或者用于车削不锈钢或超级合金。
合金型硬质合金牌号还能用于非金属切削类用途，主要用于制造耐磨零件。这些牌号的粒度通常为1.2－2μm，钴含量为7％－10％。在生产这些牌号时，通常会加入很大比例的回收原料，从而在耐磨零件的应用中获得较高的成本效益。耐磨零件需要具有很好的耐腐蚀性和较高的硬度，在生产此类牌号时，可以通过添加镍和碳化铬来获得这些性能。
为了满足刀具制造商在技术性和经济性上的双重要求，硬质合金粉料是关键要素。针对刀具制造商的加工设备和工艺参数而设计的粉料可确保成品工件的性能，并导致出现了数百种硬质合金牌号。硬质合金材料可循环利用的特点以及可直接与粉料提供商合作的能力，使刀具制造商能够有效控制其产品质量和材料成本。

④ 超硬材料及其工业化的发展历程

人们发现天然金刚石已有近3000年的历史了。据记载，印度在公元前800年已经发现金刚石，两千多年后到近代18世纪才在巴西、澳大利亚和南非等国相继发现金刚石。我国直到1965年，才开始发现原生的宝石级金刚石。

18世纪末，人们对金刚石进行了研究。

法国化学家拉瓦锡等人发现金刚石是可燃物质，燃烧后变为气体。1797年，英国化学家坦南特（S.Tennant）通过实验方法研究证实，金刚石是碳的一种结晶形态，它与石墨同为碳的同素异构体。

天然金刚石原生矿属于角砾云母橄榄岩（金伯利岩），当位于地下深处的金伯利岩中的碳元素达到一定浓度后，在高温、高压条件下，碳元素结晶成为金刚石晶体而形成金刚石矿床。

后来，人们一直研究在人工条件下使碳元素转变为金刚石。在近一个半世纪的时间中，先后有许多人曾经进行了各种各样的试验。但由于当时还缺乏足够的理论认识和合适的高压设备，上述那些试验无异于在黑夜中摸索，结果都不可避免地归于失败。

直到20世纪中叶，近代科学知识奠定了合成金刚石的理论基础，高压装置的诞生和不断地完善又为其提供了必要的手段。在这两个前提下，开始了有实际意义的利用高温高压技术研制金刚石的工作。

从1940年前后起，这项工作同时在下述两个方面取得进展：理论方面，从罗西尼（Rossini）计算1200℃以下石墨-金刚石平衡曲线为开端，合成金刚石所需要的压力、温度条件逐渐趋于明朗；设备方面，在布里奇曼（P.W.Bridgiman）对顶砧的基础上，经过邦迪（F.P.Bundy）、霍尔（H.T.Hall）等人的相继努力，于1953年设计成功了年轮式（Belt）两面顶超高压装置。在这些进展的基础上，终于在1954年12月16日，由美国通用电气公司（General Electric Co.简称GE公司）的物理化学家霍尔（H.T.Hall）、邦迪（F.P.Bundy）试制成功，并于1955年在人类历史上第一次发表了可重复合成金刚石的报道。当时是利用Belt式装置，在石墨中添加含铁物质（陨硫铁），首先合成了金刚石。后来在1960年，瑞典ASEA公司的里昂达尔（Liander）和伦勃兰特（Lundblad）宣称，他们早在1953年就已经在六面顶压机上使用石墨和金属碳化物成功地合成了金刚石，不过当时未予公布。

继人造金刚石问世后不久，又出现了另一种人造超硬材料——立方氮化硼（Cubic Boron Nitride简称CBN）。目前，在自然界中没有发现天然的CBN，它是1957年由美国通用电气公司的另一位物理化学家温托夫（R.H.Wentorf）利用类似于合成金刚石的高压高温技术，在触媒存在的条件下合成出来的。之后也很快进入工业生产。

人造金刚石自1954年研制成功之后，在静压触媒法合成金刚石的研究方面，也不断取得重大进展。

1961年，德卡列（Decarli）与詹密森（Jamieson）在30GPa冲击力下，首次用爆炸法合成金刚石取得成功。

1962年，邦迪在3000K～4000K和12GPa以上的静压力下，实现了不用触媒的石墨向金刚石直接转变，并测定了金刚石、石墨与液相碳的三相点为：4100K、12.5GPa。

1966年，杜邦（Dupont）在德卡列等人的基础上研究成功爆炸合成金刚石的冲击-猝灭法，并投入工业生产。同年，霍尔研制成功Mega型金刚石粉末烧结体（聚晶）。

1970年，温托夫成功获得了人工生长宝石级大颗粒金刚石，尺寸约6mm，重量1克拉（1克拉=0.2g）。

1972年，美国Compax型烧结体投产，开辟了制造聚晶复合体的新途径。

20世纪80年代以后，人造金刚石薄膜的研究掀起了热潮，预计21世纪初开始进入产业化阶段。超硬材料薄膜被称为21世纪的新材料。

40多年来超硬材料在工业领域应用的发展史，经历了如下阶段：

20世纪50年代 是研制和初建工业阶段，在美国开始小规模生产。

20世纪60年代 是开始产业化阶段，工业生产初具规模。但由于专利权的限制，工业生产控制在少数国家和垄断企业手里。这期间，金刚石主要用来制作磨具，在磨削加工中起补充作用，用于硬脆材料的高精度和低粗糙度加工。

20世纪70年代 金刚石磨具迅速发展；同时，金刚石的应用范围扩展到钻探工具和切削工具方面。

在磨具方面，金刚石磨削由精磨扩展到粗磨、成型磨、强力磨等领域。超硬材料（金刚石和立方氮化硼）取代普通磨料（碳化硅和刚玉），成为世界上磨料磨具行业发展的大趋势。这种进展，从磨料制造角度来看，可以节省能源，改善劳动条件，防止环境污染，并且便于实现生产过程的自动化；就使用效果而言，可以提高磨加工的质量和效率以及磨具使用寿命。

在钻探工具方面，金刚石单晶和聚晶（包括聚晶烧结体和聚晶复合体）制成的地质钻头和石油钻头取代钢粒和硬质合金钻头，取得显著效果，不仅可以钻透钢粒钻难以钻进的最硬岩层，而且钻速快，可以提高1～2倍，井身正直孔斜小，还可以实现小口径钻进。因而金刚石钻头成为发展方向。

金刚石聚晶刀具，从20世纪70年代开始使用，代替硬质合金刀具在加工硬而脆的、难加工材料方面表现出无与伦比的优异性能。随后出现的立方氮化硼聚晶刀具，在加工硬而韧的合金钢之类难加工的材料方面，同样取得巨大成功，因而成为21世纪诸如先进数控机床和柔性加工系统等所必需的、有广阔发展前途的新型加工工具。

20世纪80年代 金刚石锯切工具发展较快，成为与金刚石磨具和钻探工具并列的、用量最大的三大类金刚石工具之一。金刚石锯切工具除主要用于天然和人造石材加工外，还用于高速公路、机场跑道和混凝土建筑构件的锯切加工。

20世纪90年代 无论是超硬材料单晶和聚晶，还是超硬材料工具，都进入到向着高质量、低成本、多品种、专用化、系列化的目标全面大发展的新阶段。在此期间，石材加工工具继续迅速发展，其金刚石耗用量超过了磨具的用量而上升到第一位。在我国，开发应用的各类金刚石工具中，矿山石材开采、板材锯切和表面磨抛加工用金刚石工具，成为用量最大的一类，约占整体的50%。

目前，国内外超硬材料（含金刚石和立方氮化硼）中各类工具的构成比的排列顺序为：磨具及其修整工具（约30%）、锯切工具（约30%）、切削刀具（约15%）、钻探工具（约15%）、其他工具（约10%）。

40多年来人造金刚石经历了“超硬磨料”（至1970年）到“工具材料”（至1985年），以及从20世纪80年代后半期（1985年以后）由于大颗粒优质单晶的批量生产和金刚石薄膜问世，使金刚石及立方氮化硼进入到“功能材料”阶段。由于充分利用了金刚石良好的光、电、热、声等性能，使得它在电子、计算机、宇宙航天工业中得到广泛的应用。

⑤ 碳化钛硬质合金的生产历史

1960年左右，美国福特公司制成了镍钼合金粘结的TiC基金属陶瓷硬质合金。在镍中添加钼，烧结时形成Mo2C，并在TiC晶粒上形成不平衡的TiC-Mo2C固溶体，得到一种环形结构晶粒。这种晶粒外壳钼含量高、钛含量低，中间部位缺钼或低钼高钛。由于金属镍对TiC-Mo2C相的润湿性较好，避免了镍和TiC直接接触，使合金性能大幅度提高。这一发现是Tic基硬质合金发展过程中的重要突破。为了扩大TiC基硬质合金的应用范围，致力于研制粗加工用高韧性牌号，日本东芝公司1971年在TiC%26mdash;Mo(Mo2C)-Ni中添加TiN有明显效果，使该合金性能大幅度提高。某些国家已研究出许多优良牌号，并已系列化，它们生产的TiC基和TiCN基硬质合金牌号和性能见表1。其应用范围已由精加工、半精加工扩大到粗加工，由切削扩大到铣削等苛刻条件下的加工，从切削工具应用扩大到其他工具的应用，从而使这种材料的生产和应用得到了迅速发展。1989年日本金属陶瓷硬质合金可转位刀片的产量(按片数计)已占所有可转位刀片总产量的28.3%，接近于钨钴硬质合金可转位刀片的产量。

⑥ 试比较高速钢和硬质合金的优缺点、区别

刀具是机械制造中用于切削加工的工具，又称切削工具。广义的切削工具既包括刀具，还包括磨具。

绝大多数的刀具是机用的，但也有手用的。由于机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料，所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。切削木材用的刀具则称为木工刀具。

刀具的发展在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。

然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。

那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。

在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。

⑦ 人造金刚石的发展历史

18世纪末，人们发现身价高贵的金刚石竟然是碳的一种同素异形体，从此，制备人造金刚石就成为了许多科学家的光荣与梦想。 一个世纪以后，石墨 —— 碳的另一种单质形式被发现了，人们便尝试模拟自然过程，让石墨在超高温高压的环境下转变成金刚石。为了缩短反应时间，需要2000℃高温和5.5万个大气压的特殊条件。
1955年，美国通用电气公司专门制造了高温高压静电设备，得到世界上第一批工业用人造金刚石小晶体，从而开创了工业规模生产人造金刚石磨料的先河，他们的年产量在20吨左右；不久，杜邦公司发明了爆炸法，利用瞬时爆炸产生的高压和急剧升温，也获得了几毫米大小的人造金刚石。
金刚石薄膜的性能稍逊于金刚石颗粒，在密度和硬度上都要低一些。即便如此，它的耐磨性也是数一数二，仅5微米厚的薄膜，寿命也比硬质合金钢长10倍以上。我们知道，唱片的唱针在微小的接触面上要经受极大的压力，同时要求极长的耐磨寿命，只要在针尖上沉积上一层金刚石薄膜，它就可以轻松上阵了。如果在塑料、玻璃的外面用金刚石薄膜做耐磨涂层，可以大大扩展其用途，开发性能优越又经济的产品。
更重要的是，薄膜的出现使金石的应用突破了只能作为切削工具的樊篱，使其优异的热、电、声、光性能得以充分发挥。金刚石薄膜已应用在半导体电子装置、光学声学装置、压力加工和切削加工工具等方面，其发展速度惊人，在高科技领域更加诱人。
用人工方法使非金刚石结构的碳转变为金刚石结构的碳，并且通过成核和生长形成单晶和多晶金刚石，或把细粒金刚石在高压高温下烧结成多晶金刚石。这是高压研究在生产上得到应用的一个重要实例。
从热力学观点出发，决定石墨等非金刚石结构的碳质原料能否转变成金刚石的相变条件是后者的自由能必须小于前者。这种相变过程是在高压、高温或者还有其他组分参与的条件下进行的。一定的压力、温度和组元浓度等可以使系统的内能发生变化，从而使价电子可处能级的统计权重发生相应的变化。这就可能出现电子转移和组成新的键合状态的电子结构，即发生了相变。如果系统中能量变化有利于在固体中发生这种电子结构的变化，则高压高温相变发生在固态，否则就可能发生在熔态或汽态。在熔体中发生这种变化的条件是，键合特征的价电子分布的统计权重相应降低，远程有序的作用趋于消失，原子配位数发生变化；而电子处于激发态的统计权重趋于增大，近程有序作用相应增强。气体中发生这种变化的条件是，单质原子间或化合物的键合分子间的电子能级趋于消失，所有的电子转移到单原子或分子能级上去，这样，电子处于激发态的统计权重更为增大。因此，人造金刚石可以在固态，也可在熔态和汽态条件下进行，这取决于压力、温度和组元浓度等因素引起系统内能的变化情况。从动力学观点出发，还要求石墨等碳质原料转变成金刚石时具有适当的转变速率。在金刚石成核率和生长速率同时处于极大值时的相变速率最大。
自18世纪证实了金刚石是由纯碳组成的以后，就开始了对人造金刚石的研究，只是在20世纪50年代通过高压研究和高压实验技术的进展，才获得真正的成功和迅速的发展。人造金刚石的具体方法多达十几种。按所用技术的特点可归纳为静压、动压和低压等三种方法。按金刚石的形成特点可归纳为直接、熔媒和外延等三类方法。图表示碳的压力-温度（□-□）相图和三种方法人造金刚石的实验区。1区为直接法人造金刚石的实验区,2区为熔媒法人造金刚石的实验区,3区为外延法人造金刚石的实验区。

⑧ 钨合金的发展历史

1907年，一种低镍含量的钨合金问世， 它是通过机械加工方法制备的，但是严重的脆性妨碍了它的应用。直到1909年，美国通用电器公司的库利奇(w．D．Coolidge)通过粉末冶金法制得 钨坯条，再利用机械加工生产出在室温下具有延性的钨丝，从而奠定了钨丝加工业的基础，也奠定了粉末冶金的基础。
然而这种“延性”钨合金在灯泡点燃后表现出明显的脆性。1913年，平奇(Pintsch)发明了钍钨丝(ThO2的 含量为1%～2%)，从而使白炽灯丝的脆性大大降低。起初，灯丝的下垂(见钨丝的抗下垂性能)并不是一个问题，因为此时的灯丝是直丝，但1913年以后， 兰米尔(Langmuir)将直丝改为螺旋丝，这样，当灯泡使用时，高的工作温度和自重的作用使灯丝下垂，因而纯钨和钍钨都难以满足使用要求。
为了解决钨丝下垂和寿命短等问题，1917年，柏斯(A．Pacz)发明了高温下“不变形”的钨合金。起初，他在制备纯钨时采用耐火坩埚焙烧WO3，无意中发现用这种WO3还原所得钨粉制成的钨丝螺旋，经再结晶后异常神秘地不再下垂。随后，经过218次反复实验验证，他终于发现在钨酸(WO3·H2O)中添加钾和钠的硅酸盐，经过还原、压制、烧结、加工等制得的钨丝，再结晶后形成相当粗的晶粒结构，既不软又抗下垂，这是最早的不下垂钨丝。柏斯的发现奠定了不下垂钨丝的生产基础，直到现在美国仍称不下垂钨丝为“218钨丝”，以纪念柏斯的这项重大发现。
掺杂钨合金的生产工序冗长，包括钨冶炼、粉末冶金制坯和塑性加工几个主要阶段。
掺杂钨合金的生产通常选用仲钨酸铵(APT)为原料。从钨精矿制取仲钨酸铵除了传 统的经典工艺外，20世纪50年代国际上开展了萃取法和离子交换法的研究，中国在70年代也采用了这些工艺，从而简化了工艺流程，提高了钨的回收率。20世纪60年代以来，许多国家都相继采用蓝色氧化钨掺杂工艺代替三氧化钨掺杂，从而提高了掺杂效果。钨粉的酸洗是20世纪60年代开始应用于生产的，其主要目的在于洗去钨粉中多余的掺杂剂、超细粉和部分有害杂质，从而改善加工性能，提高钨丝的高温性能。从20世纪60年代开始，孔型轧制法不断得到应用。孔型轧制是使坯料在一对旋转着的轧辊的孔 型中通过，在轧辊压力的作用下使断面减缩和长度延伸。
虽然只有少部分钨矿最终被做成灯钨丝和类似的产品，钨在科学上和技术上所承担的最重要的意义就是其研究成果向实际应用的转换。所获得的知识在粉末冶金新的领域，尤其是在硬质合金的制造上具有不可估量的价值。

⑨ 中国刀具网的历史和发展

在人类进步的历史上占有重要的地位。中国早在公元前28～前20世纪，就已出现黄铜锥和紫铜的锥、钻、刀等铜质刀具。战国后期(公元前三世纪)，由于掌握了渗碳技术，制成了铜质刀具。当时的钻头和锯，与现代的扁钻和锯已有些相似之处。
然而，刀具的快速发展是在18世纪后期，伴随蒸汽机等机器的发展而来的。1783年，法国的勒内首先制出铣刀。1792年，英国的莫兹利制出丝锥和板牙。有关麻花钻的发明最早的文献记载是在1822年，但直到1864年才作为商品生产。
那时的刀具是用整体高碳工具钢制造的，许用的切削速度约为5米/分。1868年，英国的穆舍特制成含钨的合金工具钢。1898年，美国的泰勒和．怀特发明高速工具钢。1923年，德国的施勒特尔发明硬质合金。
在采用合金工具钢时，刀具的切削速度提高到约8米/分，采用高速钢时，又提高两倍以上，到采用硬质合金时，又比用高速钢提高两倍以上，切削加工出的的工件表面质量和尺寸精度也大大提高。
由于高速钢和硬质合金的价格比较昂贵，刀具出现焊接和机械夹固式结构。1949～1950年间,美国开始在车刀上采用可转位刀片，不久即应用在铣刀和其他刀具上。1938年，德国德古萨公司取得关于陶瓷刀具的专利。1972年，美国通用电气公司生产了聚晶人造金刚石和聚晶立方氮化硼刀片。这些非金属刀具材料可使刀具以更高的速度切削。
1969年，瑞典山特维克钢厂取得用化学气相沉积法，生产碳化钛涂层硬质合金刀片的专利。1972年，美国的邦沙和拉古兰发展了物理气相沉积法，在硬质合金或高速钢刀具表面涂覆碳化钛或氮化钛硬质层。表面涂层方法把基体材料的高强度和韧性，与表层的高硬度和耐磨性结合起来，从而使这种复合材料具有更好的切削性能。

⑩ 钨的发展历史

钨是属于有色金属，也是重要的战略金属，钨矿在古代被称为“重石”。1781年由瑞典化学家卡尔·威廉·舍勒发现白钨矿，并提取出新的元素酸－钨酸，1783年被西班牙人德普尔亚发现黑钨矿也从中提取出钨酸，同年，用碳还原三氧化钨第一次得到了钨粉，并命名该元素。钨在地壳中的含量为0.001%。已发现的含钨矿物有20种。钨矿床一般伴随着花岗质岩浆的活动而形成。经过冶炼后的钨是银白色有光泽的金属，熔点极高，硬度很大。钨是熔点最高的金属。
18世纪50年代，化学家曾发现钨对钢性质的影响。然而，钨钢开始生产和广泛应用是在19世纪末和20世纪初。
1900年在巴黎世界博览会上，首次展出了高速钢。因此，钨的提取工业从此得到了迅猛发展。这种钢的出现标志了金属切割加工领域的重大技术进步。钨成为最重要的合金元素。
1900年，俄国发明家А.Н.Ладыгин首先建议在照明灯泡中应用钨。在1909年Кулидж制定基于粉末冶金法，采用压力加工的工艺方法之后，钨才有可能在电真空技术中得到广泛的应用。
1927——1928年采用以碳化钨为主成分研制出硬质合金，这是钨的工业发展史中的一个重要阶段。这些合金各方面的性质都超过了最好的工具钢，在现代技术中得到了广泛的使用。