高致密无粘结相型碳化钨

硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，因而被誉为“工业牙 齿”。

在众多硬质合金中，碳化钨（WC）材料以其优异的高硬度、高耐磨、高化学稳定性、耐高温等综合性能成为目前应用领域最广、应用量最大的机械加工工具材料，被广泛地应用于车、刨、铣、铰、镗、钻、磨削工具和各种模具。硬质合金碳化钨的制备方法主要是以碳化钨的微米级粉末为主要材料，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结相，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的，粘结相的主要作用是将难熔的碳化物颗粒粘结在一起，促进烧结致密化，提高材料的强度。但是额外添加粘结相，不仅降低了材料的硬度、耐腐蚀性、耐氧化性等，还会因为碳化钨和粘结相的热膨胀系数不同，而在材料内部产生热应力。

因此，人们开始尝试制造高致密无粘结相型碳化钨。现有技术中，通常采用热压烧结法（HP）或是放电等离子体热压烧结法 （SPS）制备无粘结相的碳化钨，但上述方法相对复杂，对设备要求较高。有研究人员提出了一种工艺相对简单的无粘结相碳化钨硬质合金及其制备方法，其过程步骤包括：

首先将粒度为0.5μm，纯度为99.5%的钨粉以及粒度为0.5μm，纯度为99.5%的碳粉按摩尔比为1：1.01进行混合，并控制总质量为30克。

然后在氩气气氛的保护下，将上述混合后的粉末装入球磨罐中，再放入高能球磨机中，在球磨机 频率为900转/分的条件下进行球磨，球磨6小时后了，得到粒度为50nm的混合物。

再在氩气气氛的保护下，将上述步骤得到的混合物在200MPa的压力下进行冷压压制，得到混合物坯体。将上述混合物坯体装入石墨模具中，在烧结炉中进行反应烧结，烧结温度为1600 ℃，烧结压力为20GPa，反应烧结150分钟后，得到无粘结相碳化钨硬质合金。

将制备得到的无粘结相碳化钨硬质合金进行性能检测，参照国家标准《GB/T3850-1983致密烧结金属材料与硬质合金密度测定方法》进行检测，结果表明，制备的碳化钨硬质合金的相对密度为99.0%，显微硬度为21±1.5GPa，弯曲强度为1204±19MPa，不含粘结剂Co，而且具有较好的合金性能。

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