微钴型“无粘结相”碳化钨硬质合金

传统硬质合金是以难溶金属硬质化合物为基体，以钴、镍、铁等金属为粘结相。粘结相除具有促进合金烧结全致密化的功能外，还赋予了合金韧性与强度，但也使其耐腐蚀性能、耐高温性能、耐磨性能、热导率等降低，因而使其应用领域受到一定限制。

一般意义的无粘结相碳化钨硬质合金，指的是金属粘结相质量分数≤1％。纯WC硬质合金和制备配碳的纯WC硬质合金方面，制备过程存在如下问题： 1、烧结温度过高，烧结时间较长，制备全致密化的纯WC硬质合金的烧结温度在1800℃以上；2、制备的合金存在WC晶粒异常长大的现象，无法制备出超细晶的无粘结相WC硬质合金。

针对现有技术的不足之处，研究人员提出一种具有优良综合性能的含微量Co的无粘结相WC硬质合金。该方法采用放电等离子烧结技术，具体包括如下步骤及其工艺条件：

步骤一：碳化钨基硬质合金粉末的成分设计

将WC、Co、Cr3C2、VC粉末按下述质量百分比用量进行配比：晶粒尺 寸为0.2μm的WC：98.70％；Co：0.50％，Cr3C2：0.50％，VC：0.30％；

步骤二：高能球磨

将碳化钨基硬质合金粉末配比的粉末原料置于行星式球磨机中进行高能球磨，球磨罐和磨球材质采用WC硬质合金，球磨介质为乙醇，球料比为5∶1，球磨速度为200r/min，并采用高纯Ar气作为保护气氛，球磨 40小时后WC粉末晶粒平均尺寸已细化至约150nm；

步骤三：放电等离子烧结球磨粉末

取高能球磨后的硬质合金球磨粉末30g装入直径为φ20mm的石墨烧结模具中进行放电等离子烧结，其中烧结压力为50MPa，烧结温度为1500℃，烧结加热速率为200℃/min，烧结保温时间为5min，烧结真空度为6Pa。快速烧结后获得一种组织细小、均匀、WC平均晶粒尺寸约350nm的含微量钴的超细晶无粘结相碳化钨硬质合金块体材料。该样品的相对密度达到98.67％， 硬度为2368HV10，抗弯强度为985MPa，断裂韧性为7.54MPa•m1/2。

由于仅添加微量Co，大大降低了烧结温度，显著地加速了烧结致密化进程，缩短了烧结时间，整个烧结过程可短到只有几分钟；并且降低制备全致密化无粘结相WC硬质合金的烧结温度，从而大大节约了能源，在节约能源，提高生产效率方面有极为重要的意义。

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