碳化鎢(WC)基硬質(zhì)合金具有高的硬度、較小的熱膨脹系數(shù)和優(yōu)良的耐磨及耐腐蝕性能,，被廣泛用于采煤,、采礦、石油勘探和金屬切削等領(lǐng)域,。不同用途的硬質(zhì)合金采用不同粒度的WC,。硬質(zhì)合金切削刀具精加工時采用超細(xì)、亞細(xì)或細(xì)顆粒WC,；重力切削和重型切削中,、采用粗顆粒WC；在礦山工具方面,，如巖石硬度高,，沖擊負(fù)荷大，需采用粗顆粒WC,；在耐沖擊工具方面,，以采用中、粗顆粒WC原料為主,。由于粗WC晶粒對裂紋有明顯的偏轉(zhuǎn)和分叉作用,，故能有效提高硬質(zhì)合金的韌性，因此,，世界范圍內(nèi)的礦山工具均采用粗晶WC硬質(zhì)合金,。

　　制備WC硬質(zhì)合金的傳統(tǒng)方法主要是粉末冶金技術(shù)，但該方法工序復(fù)雜,，時間長,，能耗高。近年來,，一些研究集中于利用高能束流的快速制造技術(shù)來制備WC增強復(fù)合材料,，如以WC-17%Co為原料粉末，采用等離子熔注技術(shù)在Q235低碳鋼上制備了WC增強表面金屬基復(fù)合材料,；以鑄造WC粉末作為增強顆粒,，采用激光熔注技術(shù)制備了WC/Fe復(fù)合涂層；采用超音速火焰噴涂工藝制備微米結(jié)構(gòu)WC-10Co4Cr涂層等,，但這些只能解決材料的表面增強問題,，在塊體WC材料的快速制備方面還進展不大。

　　最近，科研工作者以W和C粉末為原料,，利用自耗電極直流電弧原位冶金技術(shù)制備粗晶WC塊體復(fù)合材料,，取得了突破性的進展。他們將W粉和C粉按照質(zhì)量比93:7配成混合粉末,。自耗電極基材為1Cr18Ni9Ti不銹鋼管,。將混合粉末與適量Na2SiO3.9H2O粘結(jié)劑混合均勻，填充于不銹鋼管內(nèi)并壓實,，低溫烘干,。

　　實驗用直流電弧原位冶金系統(tǒng)主要包括：大功率逆變直流電源、自動升降裝置以及底部為石墨電極的冶金坩堝,。自耗電極安裝在自動升降裝置上,，接電源負(fù)極，石墨接電源正極,。實驗時,，自耗電極勻速下降與石墨電極接觸引燃電弧，在直流電弧作用下自耗電極不斷熔化,，進入坩堝形成熔池,，W粉和C粉則在熔池中發(fā)生擴散反應(yīng)。當(dāng)自耗電極熔化結(jié)束后,，使其緩慢降溫凝固,，獲得制品。

　　對所獲試樣微觀組織的檢測表明,，試樣整體致密,，沒有明顯的孔洞和裂紋。該結(jié)果證明,，大電流直流電弧能迅速熔化高熔點金屬,，可以實現(xiàn)WC在熔凝過程中的原位結(jié)晶長大，從而達(dá)到短流程快速制備塊體材料的目的,。相分析表明,，在直流電弧原位冶金過程中，W和C元素通過溶解進入熔池并發(fā)生擴散反應(yīng),，在高溫條件下W2C更容易生成,，隨著C原子的進一步擴散，W2C向WC轉(zhuǎn)變,。

　　一般高能束表面冶金能提供更大的過冷度,，但降溫速率過快,，WC最大晶粒尺寸通常僅為20μm,；而直流電弧原位冶金冷卻速度快，可提供較大的過冷度,，當(dāng)達(dá)到臨界值時,，WC晶粒得以迅速成核,；與表面冶金在基材表面形成的熔池相比，直流電弧原位冶金熔池能保持較長的保溫時間,，有利于WC晶粒的進一步長大,，因而形成了最大尺寸約為100μm的粗晶WC。