抑制劑對硬質合金球齒性能的影響

理論上說，燒結體的晶粒度越小，材料的硬度也越高；而材料的斷裂強度會隨著硬度的增大而增大。為了提高硬質合金球齒WC-Co的硬度和強度，在燒結過程中必須通過優化燒結工藝以及添加適當的晶粒生長抑制劑來抑制晶粒的長大。硬質合金粉末燒結過程中常用的抑制劑有TaC、MoC、Cr3C2、VC、NbC等，其可以作為單一添加劑也可按一定比例組成複合型抑制劑。此外，還有研究人員將難熔金屬碳化物加入到富Co基體中，並將所形成的固溶體作為抑制劑。其能顯著降低基體熔點，在液相Co中形成穩定的金屬/非金屬原子團，而該原子團的存在會阻礙W、C原子從一個晶粒向另一個相鄰晶粒的液相遷移，從而進一步降低WC晶粒的長大速率。

稀土元素也可作為晶粒長大抑制劑，其也能在燒結過程中抑制晶粒長大並提高硬質合金球齒的各項性能。與常用的抑制劑一樣，稀土元素也有許多，如Y、La、Nd、Pr、Ce，其添加形式也可以是稀土金屬、氧化物以及混合稀土。稀土元素的主要作用在於：1.性質較為活潑，對O、S、N、C等元素親和力較強，因而硬質合金球齒中的這些雜質元素形成稀土化合物質點並分佈在晶界上。這也就有效地阻止了液態Co中的擴散溶解和WC相之間的晶界遷移，抑制了WC晶粒的不均勻長大；2.淨化晶界以及去除雜質，稀土元素與雜質元素結合形成球形化合物，對粘結相起到彌散強化作用。在以上兩種機制下，對硬質合金球齒的硬度、抗彎強度有顯著的強化作用。與此同時，稀土元素還能有效降低硬質合金球齒的燒結溫度，較好解決了控制晶粒長大和燒結緻密化之間的矛盾。

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