梯度硬質合金基體製備

要獲得性能良好的塗層梯度硬質合金產品，塗層基體的製備是一個非常關鍵的問題。塗層必須與合適的基體結合才能達到預期的性能。具有梯度結構的表面富鈷合金基體則使塗層切削刃強度更高，提高了塗層抗裂紋擴展能力，提高了基體與塗層的結合強度以及刀具的抗彎強度。硬質合金刀片劃痕強度實驗表明：基體成分相同情況下，梯度結構塗層刀片的基體與塗層結合強度比無梯度結構塗層刀片的基體與塗層結合強度大。硬質合金刀片的切削實驗也表明：基體和塗層成分相同的情況下，有梯度結構塗層硬質合金刀片的切削性能比無梯度結構塗層硬質合金刀片的切削性能優良。

梯度硬質合金基體可通過分段燒結工藝製備。第一階段預燒結，將試樣在氮氣保護下升溫(升溫速度為5℃/min)，升溫到400℃時保溫1h脫蠟；溫度到1380℃時，保溫1h使合金緻密化後，冷卻至室溫。第二階段梯度燒結，在真空狀態下，將預燒結後試樣由室溫升至燒結溫度並保溫2h後隨爐冷卻至室溫。

含氮硬質合金梯度燒結是在真空氣氛中進行的，合金內部的氮活度大於表面氮活度，內部的氮原子向表面進行擴散。而N原子與Ti原子之間存在很強的熱力學耦合，所以，在液相燒結溫度下，合金內部氮原子通過液相粘結劑向表面擴散的同時，表面的Ti原子也通過液相粘結劑向內部擴散，擴散將會導致合金表面的TiC、TiN、(Ti，W)(C，N)等立方相碳化物、氮化物以及碳氮化物發生分解。向合金內部擴散的金屬原子與內部的碳，氮等原子發生反應生成一些硬質相碳化物、氮化物以及碳氮化物。由於金屬原子向合金內部擴散導致在合金的表層形成體積空位，從而，液相粘結劑流向合金的表層，在合金的表層形成具有梯度結構的表層韌性區域，這樣製備出梯度硬質合金基體。


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