碳化钨铝-铁镍硬质合金

碳化钨为黑色六方晶体，具有很高的硬度，与金刚石相近。纯的碳化钨易碎，若掺入少量钛、钴或铝等金属，就能减少脆性。因此在碳化钨中添加其他金属从而改善其性能的研究成为一种趋势。

铝具有轻质、抗氧化性和优良的延展性，因此经常作为添加金属。在碳化钨中添加铝制成的碳化钨铝硬质合金是近几年研究发展的新兴技术材料，碳化钨铝是部分铝原子进入碳化钨晶格中钨的格位而形成的替位式固溶体合金，其在具有碳化钨的高硬度，高耐磨性的基础上又兼备了铝的轻质、抗氧化性及优良的延展性性。

钨铝合金硬度高(显微硬度大于25GPa)、弯曲强度高(弯曲强度达到1500MPa以上)并且密度较低(富铝合金的密度可达3.0g/cm3)，正在发展成为新型高硬度、高强度、良好加工性、抗氧 化温度高的新型硬质合金，该材料有望在机械加工工具、玻璃切割、锻模、 拉模、轧辊、油井钻具、矿山钻具、开凿钻具及电触点材料等方面得到应用。

传统的碳化钨铝硬质合金制备方法是以碳化钨粉末为原料，采用粉末 冶金烧结工艺制备，但是众所周知的是，两种金属的熔点相差太多，要想获得合金成品，必须降低碳化钨的烧结温度才获得达到致密标准的成品，通常采用以钴作为烧结剂制备碳化钨铝烧结体。但是近期钴价疯涨，成本较高到难以适应经济发展的要求。

为解决当前的成本问题，有学者采用铁镍代替钴。由于镍与钴的元素性质相近，制备碳化钨铝-铁镍硬质合金，具有与碳化钨铝-钴硬质合金相当的性能，有较高的致密度，但是成本却便宜许多。其制备过程与钴类似，过程如下：

将30克碳化钨粉末和3克铁粉与镍粉的混合物进行湿混，得到混合料，其中铁粉和镍粉摩尔比为3∶1。混合料在450MPa下冷压制成型后，在1×10-3Pa～1×10-4Pa真空条件下烧结，烧结温度为1500℃，烧结时间为1h， 得到碳化钨铝-铁镍硬质合金烧结体。将烧结体经过抛光处理，得到碳化钨铝-铁镍硬质合金。

对得到的碳化钨铝-铁镍硬质合金进行X射线衍射分析，结果表明，在真空高温烧结过程中碳化钨铝-铁镍硬质合金十分稳定，没有分解，结晶很好，也没有与铁、镍形成金属间化合物，并且最终得到的碳化钨铝-铁镍硬质合金结构稳定，结晶度明显提高。

对得到的碳化钨铝-铁镍硬质合金进行密度测量和扫描电镜分析，结果表明，碳化钨铝-铁镍硬质合金致密度很高。

对碳化钨铝-铁镍硬质合金进行相对密度、纤维硬度和弯曲强度进行测定，结果表明得到的碳化钨铝-铁镍硬质合金的相对密度为99％，显微硬度为2100Kg/mm²，弯曲强度为1552MPa,与添加钴的碳化钨铝合金具有相当的性能。由于铁和镍在自然界分布广，取材容易，成本低，因此可以用于大批量生产。

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