由WC和Co組成鎢鈷類硬質(zhì)合金具有優(yōu)異的硬度和耐磨性等性能,,是一種應(yīng)用廣泛的工具,、結(jié)構(gòu)材料。但鎢鈷類硬質(zhì)合金中的橫向斷裂強度與硬度之間存在排斥現(xiàn)象,,即提升強度則會損害硬度,,提升硬度則必導(dǎo)致其強度減弱,。這是一個一直難以解決的技術(shù)難題。研究表明,,顯微組織具有超細(xì)晶特點的鎢鈷類硬質(zhì)合金,,可以實現(xiàn)強度與硬度的同步提升,;一般要求,晶粒度在0.2~0.5微米的鎢鈷類硬質(zhì)合金可稱為超細(xì)晶硬質(zhì)合金,。然而,,在制備WC-Co硬質(zhì)合金的燒結(jié)階段,晶粒會產(chǎn)生晶粒長大現(xiàn)象,。為了實現(xiàn)鎢鈷類硬質(zhì)合金的細(xì)小晶粒度,,一般從兩個方面著手。傳統(tǒng)的方法是以WC和Co混合粉末為原料,,球磨后混合制粒,,然后壓制成形,再進行壓力燒結(jié),。為了避免晶粒長大,,在混合粉末中添加VC和Cr2C3等晶粒長大抑制劑。另一種思路是采用晶粒度小的WC-Co復(fù)合粉末作原料,??蒲泄ぷ髡咦裱诙N思路,采用經(jīng)噴霧轉(zhuǎn)化,、煅燒,、低溫還原碳化工藝制備出的納米晶WC-6%Co復(fù)合粉末為原料,其中平均晶粒尺寸在50納米以下且分布均勻,,不添加晶粒長大抑制劑,,經(jīng)濕磨、成形和壓力燒結(jié)工藝,,成功制備出晶粒度在400納米左右的超細(xì)晶WC-Co硬質(zhì)合金,,取得了良好效果。
對所獲材料顯微組織的檢測表明,,他們用復(fù)合粉末制備的硬質(zhì)合金晶粒尺寸小于0.5微米,,屬超細(xì)晶粒范疇,且WC晶粒大小分布均勻,,WC之間均有Co相起粘結(jié)作用,,搭橋現(xiàn)象大為減少,部分晶粒棱角發(fā)生了溶解消除,,邊緣更加圓滑,,使合金在應(yīng)用時不容易出現(xiàn)應(yīng)力的過分集中。這些都有利于提高材料的力學(xué)性能,。而傳統(tǒng)方法混合粉末制備的合金中WC晶粒存在異常長大現(xiàn)象,,這必將嚴(yán)重?fù)p害超細(xì)硬質(zhì)合金的力學(xué)性能。
橫向斷裂強度與硬度的檢測證明,,以復(fù)合粉末為原料制備的超細(xì)晶WC-Co硬質(zhì)合金的強度與硬度均高于傳統(tǒng)混合粉末制備的材料,。特別是復(fù)合粉末制備試樣的橫向斷裂強度達(dá)到4304N/mm2,,遠(yuǎn)高于混合粉末制備試樣的橫向斷裂強度(3200N/mm2);復(fù)合粉末制備的試樣硬度為93.1HRA,,也優(yōu)于混合粉末制備試樣的硬度(91.5HRA),。分析認(rèn)為這與復(fù)合粉末的WC晶粒度細(xì)小,平均晶粒尺寸在50納米以下且分布均勻,,復(fù)合粉末中組元分布較均勻,,W、C,、Co三種組元分布達(dá)到分子級均勻等有關(guān),。
他們的試驗還發(fā)現(xiàn),以復(fù)合粉末為原料制備的超細(xì)晶WC-Co硬質(zhì)合金的與傳統(tǒng)方法制備的材料在矯頑磁力值上具有明顯差別,。根據(jù)分析,,合金中Co含量相同時,隨著WC晶粒度的減小,,Co相分散度增加,其平均自由程減小,,矯頑磁力會增大,。復(fù)合粉末制備試樣矯頑磁力為34kA/m,傳統(tǒng)方法制備的試樣為26.7kA/m,。由此也可證明以復(fù)合粉末為原料制備的超細(xì)晶WC-Co硬質(zhì)合金中WC晶粒度比傳統(tǒng)混合粉末制備的試樣晶粒度小,。