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一種新型硬質合金—非均勻結構硬質合金

作者:株洲標卓合金材料有限公司 發表時間:2016年01月21日

獲得廣泛應用的WC-Co硬質合金是以具有高硬度、高耐磨性、高熔點的WC相為基體,具有良好潤濕性和高韌性的Co金屬為粘結相而制成的一種合金材料。因其具有高硬度、高耐磨性和良好的強度、韌性等特點而具有重要的工程應用前景和巨大的市場發展潛力。隨著現代科學技術的發展,市場對硬質合金的品種、質量以及成本方面的要求也越來越高。傳統硬質合金由于難以同時具有高硬度和高韌性,已不能滿足當今制造業的發展需要,兼具高硬度、高韌性“雙高”性能的硬質合金一直是廣大科研工作者的研究熱點,非均勻結構硬質合金的研發就是近年來的研究熱點之一。根據制備工藝,非均勻結構硬質合金可分為兩種類型:鈷相含量高低組合制取的鈷相非均勻結構和硬質相晶粒粗細搭配制取的晶粒度非均勻結構。鈷相非均勻結構WC-Co硬質合金其鈷含量從里到外呈梯度變化,使合金同時具有高韌性和高耐磨性;晶粒度非均勻結構WC-Co硬質合金既有粗晶粒合金的高韌性,又有細晶粒合金的高硬度和高耐磨性,是一種綜合性能優良的新型結構硬質合金。非均勻結構硬質合金的制備工藝目前主要有以下三種:(1)先將晶粒度不同的兩種或幾種WC顆粒按一定比例粗細搭配制取混合料,再制取晶粒度非均勻結構硬質合金,稱之為雙晶/多晶結構硬質合金;(2)將晶粒度不同的粗細混合料分別制粒,再按比例混合制成粗細搭配的混合料,制取晶粒度非均勻結構硬質合金,稱之為蜂窩結構硬質合金;(3)先按一定成分比例配料,預燒結出細小的硬質合金球作為硬質相,再與Co粉相互混合制粒、壓制燒結,制取鈷相非均勻結構硬質合金,稱之為雙粘結結構硬質合金。

根據目前的研發情況,多數學者采用預燒結硬質合金球作為硬質相,與Co粉混合、壓制、再燒結,硬質相體積分數為60%~80%,其他為粘結相。粘結相中可添加強化劑,以增強合金耐磨性,同時可使粘結相平均自由程最大化,起到鈍化、偏轉裂紋,吸收沖擊能的作用,這樣制得的合金具有良好的耐磨性和綜合 力學性能。進一步的研究,在上述混合料中添加粗晶WC、特粗晶WC等強化劑,并經高壓固相燒結、熱壓燒結制得非均勻結構硬質合金,該合金具有良好的耐磨性和沖擊抗力,抗彎強度也得到了提高。國外有公司將粗細WC顆粒分別與Co粉混合、制粒,然后將兩種團粒均勻混合、壓制、燒結,成功制得具有兩種WC晶粒度的非均勻結構硬質合金,硬度有所提高,耐磨性明顯改善。另據報道,開發了一種具有粗晶粒硬質合金相和納米晶粒硬質合金相的非均勻結構硬質合金,其中粗晶區WC晶粒度達到10μm,而納米晶區WC粒徑小于0.1μm,該合金兼具較高的密度、硬度、抗彎強度和韌性。(一員)

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