[发明专利]用WC晶粒截面积粒径分布表征硬质合金组织结构的方法

说明书

本发明公开了一种用WC晶粒截面积粒径分布表征硬质合金组织结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取目标硬质合金中各WC晶粒的截面积和对应的等积圆直径；2)对各WC晶粒进行分级，统计各级WC晶粒截面积占目标硬质合金中所有WC晶粒总截面积的百分比；3)制作各级WC晶粒截面积百分比分布图和百分比累加线；4)获取目标硬质合金所有WC晶粒的周期移动平均线；5)根据WC晶粒周期移动平均线的左、右斜率线和右侧的尾部拟合直线，确定目标硬质合金的组织结构特征，根据WC晶粒的周期移动平均线和左、右两侧拟合直线，确定目标硬质合金的WC晶粒的面积平均径D[2，0]。

技术领域

本发明涉及一种用WC晶粒截面积粒径分布表征硬质合金组织结构的方法，属于硬质合金和金属陶瓷类材料的分析检测领域。

背景技术

硬质合金是采用粉末冶金方法生产由难熔金属化合物和粘结金属所构成的组合材料。由于难熔金属化合物在硬质合金中占最大部分，因此，难熔金属化合物颗粒的粒径及其分布状态决定了硬质合金的组织结构。由于WC(碳化钨)是硬质合金中应用最广泛的一种难熔金属化合物，通过将多种不同晶粒粒度的WC粉末按照一定比例混合球磨，或者将一种WC粉经过特定工艺球磨，并经粉末冶金就可以制备不同组织结构特征的硬质合金，因此，表征硬质合金组织结构的技术关键点就是WC晶粒的粒径及其分布状态的数据分析。

由于用于检测硬质合金的金相图片中，WC晶粒为大小不同、形状各异的多边形颗粒，因此，现有技术还没有采用数据表征硬质合金WC组织结构特征的一整套方法或标准。而且只能采用两种应用最普遍的方法相结合来表征：第一种方法是根据ISO4499-2：2010标准(硬质合金--显微组织的金相测定--第二部分：WC晶粒度的测量)用数据表征硬质合金的平均晶粒度和晶粒度分布，其方法为H.Engqvist于2003年提出的“类似线性截取法”，采用WC晶粒的个数来进行统计。由于采用第一种方法得到的数据往往严重降低了粒径大的WC晶粒部分所占的权重，因此采用ISO4499-2：2010标准检测均匀结构与非均匀结构的平均晶粒度和晶粒度分布数据的差别很小，不足以用来表征硬质合金中WC的组织结构。第二种方法是使用人眼观察后比对标准图片的方法，首先人为定量地判定WC的平均晶粒度，然后再人为定性地判断该试样为均匀或非均匀结构。然而，由于第二种判断方法具有很强的主观性，判断结果精确度较低，但具备一定的参考价值。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用WC晶粒截面积粒径分布表征硬质合金组织结构的方法。能够根据WC晶粒截面积百分比分布和百分比累加线以及WC晶粒的周期移动平均线(MA)的数据判断待测合金组织结构为单晶均匀结构还是非均匀结构，能够进一步判断非均匀结构中的低表面能的单晶结构、高表面能的单晶结构和多重晶粒结构，并能够获取精确度高的WC晶粒的面积平均径D[2，0]。同时，本发明的方法可以应用于难熔金属化合物颗粒的截面积粒径分布表征硬质合金组织结构和金属陶瓷材料组织结构。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种用WC晶粒截面积粒径分布表征硬质合金组织结构的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)获取目标硬质合金中各WC晶粒的截面积和对应的等积圆直径；2)对各WC晶粒进行分级，统计各级WC晶粒截面积占目标硬质合金中所有WC晶粒总截面积的百分比；3)制作各级WC晶粒截面积百分比分布图和百分比累加线；4)获取目标硬质合金所有WC晶粒的周期移动平均线；5)根据WC晶粒周期移动平均线的左、右斜率线和右侧的尾部拟合直线，确定目标硬质合金的组织结构特征，根据WC晶粒的周期移动平均线和左、右两侧拟合直线，确定目标硬质合金的WC晶粒的面积平均径D[2，0]。

在一个实施例中，所述步骤1)中，根据目标硬质合金制备金相面，在金相面上获取包含多个WC晶粒的照片，将照片中的多个WC晶粒边界进行重构的图像处理后，计算各WC晶粒的截面积，并换算出相应的等积圆直径；

确定各WC晶粒的等积圆直径所依据的公式为：