超细碳化物硬质合金的制备研究(2)
2.1 实验分组 8
2.2 实验流程图 8
2.3 实验步骤 9
2.4 金相样品的制备 12
2.5 本章内容小结 14
3 实验结果与分析 15
3.1 市售超细晶硬质合金组织与性能研究 15
3.2 超细晶硬质合金制备、组织与性能研究 20
3.3 本章小结 23
结论 24
致谢 25
参考文献 26
1 引言
1.1 概述
硬质合金是一类多相复合的金属基陶瓷工具材料。它以难熔金属的硬质化合物（如：WC、TiC）为基体，以过渡族金属（如：Co、Ni）为粘结相，经过粉末制备、压制成型和高温烧结，即粉末冶金工艺制备而成[ ]。它具有高强度、高硬度、耐磨损、耐腐蚀等优点，因而被广泛应用于机械、冶金、医疗、电力等生产领域，如：精密仪器、金属模具、切削刀具、涂层材料等。
随着现代化工业的迅猛发展，人们对硬质合金提出了越来越高的要求：高技术、高精度、高可靠性、高效益等，以适应各种复杂、严苛的工作环境。例如，印刷电路板所用微型钻头要求有较高的抗崩刃和耐磨损性能；金属切削所用刀具要求耐磨损和断裂强度高；木料加工所用刀片要求有很高的耐磨损、耐腐蚀性能等。
由于传统硬质合金存在硬度与强度之间一对相互矛盾的性能关系，因此，对硬质合金的改性显得尤为重要。研究发现，硬质合金的晶粒尺寸对其性能有十分重要的影响：通过控制合金晶粒生长使其粒度减小到微米甚至纳米级以后，材料的硬度、抗弯强度、抗磨粒磨损性能等均有显著提高和改善[ ][ ]。
表1.1 WC 晶粒度减小对硬质合金性能的影响[ ]
性能提高 性能变化不大 性能降低
硬度 密度 临界缺陷尺寸
抗弯强度 杨氏模量 断裂韧性
抗磨粒磨损性能 抗氧化性能 高温蠕变性能
机械疲劳寿命 热膨胀性能 抗扩散磨损性能
热疲劳裂纹的长度 抗热震性 热疲劳裂纹的数量
矫顽磁力 磁饱和强度 导热率
刃口的锐度 抗腐蚀性
PVD 涂层的粘着性能
因此，本课题通过以亚微米级的WC、Co颗粒为混合粉末原料，并添加适当的晶粒长大抑制剂，从而生产出的具有高硬度、高强度、高耐磨性的超细WC-Co硬质合金（0.2um≤晶粒度≤0.5um）。
表1.2 硬质合金分级（晶粒度）[ ]
晶粒平均粒度/μm <0.2 0.2～0.5 0.5～0.8 0.8～1.3 1.3～2.5 2.5～6.0 >6.0
晶粒名称 纳米晶 超细晶 亚微晶 细晶 中等晶 粗晶 超粗晶
1.2 发展现状
硬质合金自20世纪20年代问世至今己有90多年历史，随着世界经济的快速发展，硬质合金的产能也实现了飞速增长，它作为一种高效的工具、结构材料反过来同样又推动了世界工业的发展和科学技术的进步。然而纵观国内外硬质合金产能与质量分布，国内所产硬质合金基本上都是中、低端产品，鲜有涉及高端领域，即使是有其品质也与国外有一定差距。因此，即使是作为最大“钨金”产地的中国，在具有高附加产值的高端硬质合金领域的道路上还有待更大的投入、开发和研究。