納米硬質合金工業化應用尚需時日

相比于普通晶粒的硬質合金材料來說，納米晶硬質合金在緻密度、硬度、斷裂韌性以及耐磨性等方面都有著較大的提升。這是由於當材料的晶粒尺寸達到納米級時，晶粒的體積減小，比表面積變大，介面上的原子排列相對混亂，在外力變形干擾下極易發生遷移，因而使材料表現出良好的韌性和延展性。尤其在納米硬質合金刀具材料上表現更為明顯，納米級的顯微結構物相由於尺寸效應的作用，晶界面積增大，抗裂紋擴張阻力提高，有利於獲得優異的力學性能以及切削性能。

但是由於生產工藝尚不成熟、成本相對較高以及在燒結過程中納米晶粒容易發生長大等原因，100nm以下的硬質合金材料尚未能達到工業生產的要求。但是研究人員發現在細晶粒的硬質合金基體中加入納米顆粒，也能對基體材料的硬度、韌性等綜合性能上有起一定的改善作用。因此，現如今的企業採用的是納米複合強化法來改善細晶粒硬質合金材料性能。納米硬質合金複合強化機理主要是因為彌散在硬質合金基體材料中的納米顆粒具有彌散增韌作用。當在基質材料中加入高彈性模量的第二相粒子（納米顆粒）後，這些粒子在基質材料受到拉伸作用時將阻止橫向截面收縮，而要達到與基體相同的橫向收縮，就則增大縱向拉應力，這樣就可使材料消耗更多能量，起到增韌效果。同時，高彈性模量顆粒對裂紋可起到“釘紮”作用，使裂紋發生偏轉、繞道，從而耗散裂紋前進的動力，起到增韌作用。此外，彌散在硬質合金基體材料中的納米顆粒可抑制硬質合金晶粒在燒結過程中的長大，綜合提高硬質合金材料的機械性能。

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