无粘结相碳化钨硬质合金制备

硬质合金是由高硬度难熔的金属碳化物粉末为主相，以过渡族金属钴、镍等作为粘结相，通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。

金属粘结相虽促进了合金烧结致密化，但也使 其硬度、耐磨性、耐腐蚀性、耐氧化性等降低，同时，由于金属相与碳化钨等硬质相存在较大的热膨胀系数差异，引起材料较大的热应力，因而使其应用领域受到一定限制。

无粘结相碳化钨硬质合金具有比传统硬质合金更优异的耐高温性、耐磨性、抗腐蚀性和抗氧化性，更高的硬度，正成为高耐磨硬质合金的一个重要发展方向。然而，纯碳化钨的熔点高，烧结温度高、烧结致密化难且不能有效抑制晶粒异常长大，是制备无粘结相碳化钨基硬质合金亟需解决的难题，国内外许多公司和学者都在为这一难题而焦头烂额。

近来，有学者提出一种碳化钨基无粘结相硬质合金的制备方法，其过程如下：

步骤一：将20g草酸氨溶解于1L去离子水中，制备得到浓度为20g/L的草酸氨溶液，在草酸氨溶液中加入0.02g六偏磷酸钠分散剂，得到溶液a；

步骤二：取500mL溶液a，加入240g平均晶粒尺寸为400nm的碳化钨粉体，超声搅拌 60min；

步骤三：将20g硝酸钇溶解于1L去离子水中，制备得到浓度为20g/L的硝酸钇溶液；

步骤四：取515mL步骤三得到的溶液，缓慢滴至步骤二得到的含碳化钨粉体的草酸 氨溶液中，在这个过程中，持续超声搅拌，至硝酸钇溶液滴加完毕，继续搅拌30min；然后静 置，将上层液体倒出，采用去离子水清洗所得粉体三次，然后放入60℃真空干燥箱进行干 燥，得到掺杂微量活性元素钇的碳化钨复合粉体前驱体。

步骤五：管式炉抽真空，然后通氩气保护，焙烧温度为850℃，升温速度为5℃/min，至烧结温度，保温1h，然后随炉冷却，制备得到掺杂质量分数为1％的活性元素钇的碳化钨复合粉体。

步骤六：使用均匀掺杂质量分数为1％的活性元素钇的碳化钨复合粉体采用放电等离子烧结技术进行烧结，烧结温度为1650℃，升温速度为150℃/min，烧结压力为40MPa，制备得到掺杂质量分数为1％的活性元素钇的无粘结相碳化钨基硬质合金。

方案以掺杂微量活性元素的碳化钨复合粉体的为原料，由于微量活性元素的均匀掺杂，大大降低了无粘结相碳化钨基硬质合金的烧结温度，致密性高，力学性能优异。试样测试结果显示，晶粒尺寸与原始粉末粒径保持一致，致密性高，相对致密性达97％以上，硬度超过2400HV30。

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