含氧化铝颗粒与氮化硅的碳化钨复合材料

传统的硬质合金是由硬质WC相和低熔点金属类粘结相组成，其中WC 具有极高的硬度和优异的抗氧化性和耐腐蚀性，而金属类粘结剂的加入不可避免地会削弱合金的硬度、耐磨损、抗氧化和耐腐蚀等性能，另外还很有可能会使合金的耐磨性下降，特别是在高温下金属粘结相易软化和氧化等特性，均会使得WC硬质合金容易出现过快失效，从而限制了WC硬质合金的应用范围。

传统硬质合金体系中最常见的是WC‑Co合金，而Co资源的稀缺性以及其战略地位均要求WC硬质合金应尽可能减少或避免Co作为粘结相。那么在不添加金属粘结剂的前提下，又如何进一步提高碳化钨料的韧性？

有研究人员提出一种含氧化铝颗粒与氮化硅晶须的碳化钨复合材料，性能和钨钴合金接近，其制造步骤为：

步骤一：备料

将WC、Al₂O₃、a‑Si₃N₄粉末按下述质量百分比配比原料粉末：WC 87～99％，Al₂O₃0.5～3％，颗粒为0.5～10μm的a‑Si3N40.5～10％，其余为不可避免的微量杂质；

步骤二：粉末分散与混合

将上述原料粉末置于有机或无机溶剂中，采用强制手段使团聚粉末分散，再将所得浆料进行湿式低能球磨，制得混合浆料；

步骤三：粉末干燥与过筛

将上述混合浆料置于干燥炉内烘干至溶剂残余量≤1％，然后碾碎、过筛， 得到颗粒尺寸≤250μm的混合粉末；

步骤四：烧结粉末

采用放电等离子烧结或热压烧结技术对上述混合粉末进行成型和烧结。

虽然是采用相对廉价的Al₂O₃与a‑Si₃N₄粉末作为原料，但制备的WC复合材料是一种由Al₂O₃颗粒与原位自生β‑Si₃N₄晶须协同增韧的不含有任何金属粘结相的WC复合材料，它具有优良的硬度、耐磨性和高温力学性能，以及中等的韧性，它适合作为刀具如可转位刀片等，塑性加工工具如拉丝模等，也适合作为剪切工具如冲剪模等，是比纯WC或由单一陶瓷组元增韧WC材料韧性更高的无粘结相WC材料。

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