晶粒长大抑制剂对超细硬质合金的影响

超细晶硬质合金性能虽然优于常规硬质合金,但其制备过程会有更多的难点。由于烧结时WC晶粒长大量不易通过烧结条件控制,就需要晶粒长大抑制剂。不同种类的晶粒长大抑制剂对超细硬质合金的作用不同,同时,晶粒长大抑制不仅会对硬质合金的粒度产生影响,也对其硬度等其它性能有一定的影响。
 
不同种类晶粒长大抑制剂对超细硬质合金的影响
普遍认为各种碳化物的抑制作用效果同它们的热力学稳定性有关,其抑制作用大小顺序为VC>Mo2C>Cr3C2>NbC>TaC>TiC>ZrC≈HfC,但当碳化物金属原子数在溶液中大致相同时,则抑制晶粒长大效果顺序为VC>NbC>TaC>TiC>Mo2C>Cr3C2>ZrC≈HfC,这些关系在烧结温度为1320~1480℃大致成立。由于不同抑制剂对合金的作用机理不同,因此对合金性能的影响也不相同,为了获得最佳的抑制剂使用效果,通常同时采用两种或三种抑制剂。
 
晶粒长大抑制剂对性能的影响图片
晶粒长大抑制剂对性能的影响图片
 
晶粒长大抑制剂对超细硬质合金其它性能的影响
晶粒长大抑制剂对超细硬质合金性能的影响除了可以抑制晶粒的长大外,也会对合金性能也有显著的影响。当VC和Cr3C2添加量相同时,添加VC的合金比加Cr3C2的合金有更高的硬度(上图),但抗弯强度要低些;在加VC的合金中,WC晶粒更细,合金的硬度更高;加Cr3C2时,WC颗粒较粗,由于Cr3C2固溶体在粘结相中的相对含量增加,合金中粘结相的平均自由程增加,此时,合金有更高的断裂韧性。有学者研究发现,VC和Cr3C2的添加量越多,晶粒细化作用越大,其中VC抑制长大的特性发挥更出色;合金密度随抑制剂添加量的增加而呈现出下降的趋势,孔隙也有明显的增加,强度有所降低,硬度增加,硬度与强度的结合则极大地依赖于抑制剂的类别和含量。
 
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