粉末冶金鎢坩堝廣泛用於稀土行業，主要用來冶煉和電解制取稀土金屬及其氧化物，其用途十分廣泛。然而在鎢坩堝的冶煉過程中易開裂是一個技術難題，在冶制的過程中，其壓坯狀況受到各種因素的影響，壓制壓力為影響因素之一。

表1  壓制壓力對鎢坩堝壓坯狀況的影響

從以上表格資訊可以看出，壓制壓力對鎢坩堝壓坯狀況具有一定的影響，壓制壓力太高或太低均會影響鎢坩堝壓坯的合格率。


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硬質合金球在製作過程中，滲碳後的硬質合金球的表面硬度高於未經過滲碳的燒結態硬質合金的硬度；隨著滲碳時間增加，合金的表面硬度值先增大後減小。其原因在於硬質合金球在滲碳處理過程中，在其內部形成了鈷的梯度分佈，表面的鈷含量降低，從而導致合金的表面硬度增大，相應地提高了合金的耐磨損性能。在滲碳處理過程中，隨著滲碳時間的延長，合金表層的WC晶粒有長大的趨勢，晶粒的長大將會使得合金的硬度降低，適當的梯度層厚度對提高合金的性能非常有利。

滲碳後形成梯度的硬質合金球的抗彎性能明顯優於燒結態的均勻的硬質合金球。材料的抗彎強度主要取決於WC晶粒的大小和鈷相厚度。在燒結過程中，隨著溫度的升高，WC晶粒逐漸長大，晶粒的比表面積減小，從而晶粒與晶粒之間的接觸面也減小，燒結體斷裂時的路徑縮短，加速燒結體發生斷裂；反之，WC晶粒越小，材料的斷裂過程中斷裂的路徑越長，增加了斷裂面積，有利於阻止材料發生斷裂。故過長時間的滲碳由於易於引起表面WC晶粒的過分長大，加速了硬質合金球斷裂的萌生，導致其橫向斷裂強度的下降。




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WC的熱膨脹係數為 3.84*10^-6K^-1，Co的熱膨脹係數為12.5*10^-6K^-1。由於兩者熱膨脹係數的差異，燒結體冷卻後，鈷相的收縮便受到碳化鎢晶粒的阻礙，從而使得合金中碳化鎢和鈷相存在兩個方向相反的作用力：WC顆粒受到壓應力作用，粘結相受到拉應力作用。因此，硬質合金球材料在冷卻後因為高Co中間過渡層的存在會導致硬質合金球表層區與芯部區產生殘餘壓應力，中間過渡層相應地存在殘餘拉應力。

根據斷裂力學的相關知識，壓應力對裂紋起到閉合作用，拉應力將促使裂紋擴展。室溫下硬質合金球中表面的殘餘壓應力的存在將會使得表面裂紋的形成困難，這是產生合金整體強化效果的重要原因。此外，裂紋一旦形成並擴展至富鈷區時，儘管富鈷區存在殘餘拉應力，將加速裂紋在Co相以及WC/Co相介面擴展，但是由於該區鈷相含量高，鈷良好的塑性變形大量消耗甚至耗盡裂紋前端的能量，有效地阻礙了硬質合金球裂紋的擴展。同時，由於富鈷層中的鈷固溶了較多的W，部分強化了Co，有利於阻礙裂紋的擴展。




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硬質合金球由於具有拋光性好、能量消耗低、化學性能穩定、耐磨、耐高溫、耐腐蝕，及可回收利用等優良特性，使其在石油鑽探抽油、制筆等領域被廣泛應用。

硬質合金球材料在滲碳初期階段，隨著滲碳時間的增加，硬質合金球材料的橫向斷裂強度值也相應的逐漸增加，滲碳達到一定時間以後，硬質合金球材料的橫向斷裂強度開始隨著滲碳時間的增加而減小。這主要是因為，在滲碳處理初期，隨著硬質合金梯度結構厚度的增加，硬質合金的橫向斷裂強度逐漸增大，但是當硬質合金球的梯度結構厚度超過一定值時，此時硬質合金芯部WC+Co+η三相區域過小，反而不利於合金的橫向斷裂強度的提高，為了獲得良好的綜合力學性能的硬質合金球，適當大小的WC+Co+η三相區域是非常重要的。




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