低钴含量新型碳化钨复合材料

碳化钨钴硬质合金，是一种重要的硬质合金种类，广泛地应用于现代刀具材料、耐磨、耐腐蚀和耐高温材料领域，有现代工业的牙齿之称。

在烧结硬质合金的过程中，纯WC材料很难烧结致密，即使烧结致密，烧结温度也往往在2000℃以上，如此高的烧结温度对设备本身也是一种损害，并且烧结后断裂韧性不足。Co作为WC烧结时的一种粘结相，WC有非常好的润湿性，同时能使WC烧结温度降低到1400℃，烧结时Co成为液相，大大增加WC颗粒扩散速率，使烧结致密，烧结后碳化钨复合材料通常断裂韧性为12MPa•m1/2。

然而，中国的钴资源极其匮乏，国际钴价格上涨的动力十分强劲，Co原料的供应也存在很多不稳定因素。同时Co作为一种粘结剂，降低了WC材料的硬度，耐腐蚀性和耐高温性，限制了WC材料在某些极端服役环境下的应用。因此，寻找一种常见的来源广泛的，并且在WC中不形成粘结相的材料来替代Co显得非常重要。

目前在对无粘结相WC材料的研究中， 添加陶瓷相是一种思路，有研究人员提出一种低钴含量新型碳化钨复合材料的制备方法，选择新的材料代替Co，制备得到高强度、高耐磨性、低粘结度的碳化钨复合材料，其过程包括：

1、将WC粉末和钨粉按比例混合，并加热至500～600℃，保温15～20min，使得碳化钨表面脱碳形成钨和氧化钨的混合物，再通入氩气还原，并加热至650～750℃，保温10- 20min，制得钨和碳化钨的复合粉末；

2、将Al₂O₃，ZrO₂，钴和二氧化锗按比例称好后，加入步骤a中所述的复合粉末中，再加入100-150份的乙醇或水，混合球磨15-30min，形成混合浆料；

3、将混合浆料干燥至水分或乙醇的量≤1％，置于烧结炉中烧结，烧结温度为 1400-1500℃，压力为40-50MPa，保温时间为10-15min。

在低钴含量新型碳化钨复合材料中，以碳化钨为主要原料，配合使用陶瓷材料Al₂O₃， ZrO2，三者形成稳定的三相结构，结构致密，增强了复合材料的耐磨性，并且不影响碳化钨材料本身的硬度。同时，还添加了钴、二氧化锗、钨粉等金属材料，还可以添加一定量的钼粉，增强复合材料的耐高温性能和抗氧化性能，制备的复合材料耐高温性好、耐磨性强，减少了钴的用量，还避免了粘结相的形成，结构更稳定。

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