影響硬質合金斷裂韌性的因素

硬質合金是由難熔金屬硬質化合物如碳化鎢粉末、碳化鉭和粘結金屬如鈷、鎳、鐵等元素通過粉末冶金工藝、注射成型技術或3D打印工藝製成的一種合金材料，具有出色的物理和化學性能，比如較好的斷裂韌性、較大的硬度、優良的耐熱性等。

硬質合金斷裂韌性是指材料阻止宏觀裂紋失穩擴展能力的度量，是材料固有的特性，只與材料本身、生産工藝和後處理有關，與裂紋本身的大小、形狀及外加應力大小無關。具有來說，影響合金斷裂韌性的因素有以下幾個方面：

1.化學成分

硬質合金的斷裂韌性除了與硬質相和粘結相的數量、種類和含量有關之外，還與原料的純度、粒度和粒度分布等因素有關。

一般來說，粘結相如金屬鈷的含量越大，合金的斷裂韌性越好，反之則越差，但需要注意的是，即使硬質相含量很高，斷裂韌性值也是在一定範圍內波動；在原料配比和生産工藝等因素相同的條件下，碳化鎢粒度越大，合金的斷裂韌性越好，反之則越差。

總的來說，高鈷粗晶的合金的斷裂韌性值較大，斷裂韌性較好；低鈷細晶的合金的斷裂韌性值較小，斷裂韌性較差。注：合金中硬質相貢獻耐磨性，粘結相貢獻韌性。

2.內部結構

硬質合金的結構包括不均勻結構和均勻結構，其中不均勻結構有包括蜂窩結構、梯度結構等。

與均勻結構合金相比，不均勻結構合金的斷裂韌性更好。蜂窩結構硬質合金兼有良好的韌性和耐磨性；梯度結構硬質合金的斷裂較複雜，與空間位置有關：當裂紋從富陶瓷區向富金屬區擴展時，材料的斷裂韌性會顯著增加。

3.生産工藝

硬質合金的生産工藝主要包括粉末冶金工藝、注射成型技術或3D打印工藝。不論是哪一種生産工藝，碳化鎢粉末的特性尤爲重要，特別是它的顆粒大小。碳化鎢粉末的粒度大小主要取决于原始鎢粉的顆粒大小以及滲碳溫度和時間。通常來說，鎢粉粒度越小，碳化鎢粉末的顆粒尺寸越小。

4.後處理

燒結後處理方式包括熱處理，磨削和塗層。其中，熱處理的作用是使合金的相成分和結構發生改變，性能提高，性能包括斷裂韌性、衝擊韌性、抗彎强度和疲勞强度。

5.合金截面尺寸

在一定條件下，隨著合金截面尺寸的增加，材料的斷裂韌性下降，最後趨于一個穩定的最低值，即平面應變斷裂韌性KIC。這是一個從平面應力狀態向平面應變狀態的轉化過程。

6.工作環境

在一定條件下，隨著工作溫度的降低，材料的斷裂韌性越來越差，但當到達臨界點時，斷裂韌性值波動範圍較小；隨著應變速率的升高，材料的斷裂韌性越來越差，但當到達臨界點時，斷裂韌性值波動範圍較小。

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