微鈷型“無粘結相”碳化鎢硬質合金

傳統硬質合金是以難溶金屬硬質化合物為基體，以鈷、鎳、鐵等金屬為粘結相。粘結相除具有促進合金燒結全緻密化的功能外，還賦予了合金韌性與強度，但也使其耐腐蝕性能、耐高溫性能、耐磨性能、熱導率等降低，因而使其應用領域受到一定限制。

一般意義的無粘結相碳化鎢硬質合金，指的是金屬粘結相品質分數≤1％。純WC硬質合金和製備配碳的純WC硬質合金方面，製備過程存在如下問題： 1、燒結溫度過高，燒結時間較長，製備全緻密化的純WC硬質合金的燒結溫度在1800℃以上；2、製備的合金存在WC晶粒異常長大的現象，無法製備出超細晶的無粘結相WC硬質合金。

針對現有技術的不足之處，研究人員提出一種具有優良綜合性能的含微量Co的無粘結相WC硬質合金。該方法採用放電等離子燒結技術，具體包括如下步驟及其工藝條件：

步驟一：碳化鎢基硬質合金粉末的成分設計

將WC、Co、Cr3C2、VC粉末按下述品質百分比用量進行配比：晶粒尺 寸為0.2μm的WC：98.70％；Co：0.50％，Cr3C2：0.50％，VC：0.30％；

步驟二：高能球磨

將碳化鎢基硬質合金粉末配比的粉末原料置於行星式球磨機中進行高能球磨，球磨罐和磨球材質採用WC硬質合金，球磨介質為乙醇，球料比為5∶1，球磨速度為200r/min，並採用高純Ar氣作為保護氣氛，球磨 40小時後WC粉末晶粒平均尺寸已細化至約150nm；

步驟三：放電等離子燒結球磨粉末

取高能球磨後的硬質合金球磨粉末30g裝入直徑為φ20mm的石墨燒結模具中進行放電等離子燒結，其中燒結壓力為50MPa，燒結溫度為1500℃，燒結加熱速率為200℃/min，燒結保溫時間為5min，燒結真空度為6Pa。快速燒結後獲得一種組織細小、均勻、WC平均晶粒尺寸約350nm的含微量鈷的超細晶無粘結相碳化鎢硬質合金塊體材料。該樣品的相對密度達到98.67％， 硬度為2368HV10，抗彎強度為985MPa，斷裂韌性為7.54MPa•m1/2。

由於僅添加微量Co，大大降低了燒結溫度，顯著地加速了燒結緻密化進程，縮短了燒結時間，整個燒結過程可短到只有幾分鐘；並且降低製備全緻密化無粘結相WC硬質合金的燒結溫度，從而大大節約了能源，在節約能源，提高生產效率方面有極為重要的意義。

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