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超细硬质合金相比普通硬质合金,在强度和硬度方面都有明显的增强。由于实际生产的需要,关于超细硬质合金的研究越来越多。目前已经能制备出晶粒在100nm以下的纳米WC粉末。但在后期的烧结过程中,WC的晶粒显著长大,特别是传统硬质合金的固相烧结阶段,所以很难控制超细WC晶粒的异常长大。常用的硬质合金抑制剂主要有Cr3C2、VC、TiC等。而这些碳化物主要是在硬质合金的液相烧结阶段发挥作用。如何控制固相阶段的晶粒长大,迄今还没有一个统一的方法。本文采用低熔点的Fe-B-Si系的合金来降低硬质合金的液相烧结温度。通过传统的抑制剂和低熔点合金的联合作用,WC晶粒的固相长大能得到有效控制。
本文采用熔炼——甩带——球磨的工艺流程制备低熔点超细WC晶粒长大抑制剂。采用中频感应炉熔炼出富Co合金,并使用单辊甩带的方法将富Co合金甩成脆性的(Fe0.6Co0.3Ni0.1)75B20Si5非晶合金薄带。400℃氢气处理非晶薄带,行星球磨5小时,制备出粒度为15.378μm非晶态合金粉末。
研究了非晶态合金粉在1100℃~1200℃范围内,对硬质合金粘结相的烧结致密性的影响。结果表明非晶态合金的加入使得烧结后的粘结相密度显著提高。加入非晶态合金粉的粘结相在1200℃烧结后的密度为7.18g/cm3。
以0.2μm的WC为原料制备超细WC硬质合金。首先通过混粉——干燥——模压制备WC-8非晶合金-1Cr3C2的硬质合金压坯,然后分别在1100℃、1120℃、1150℃、1180℃、1200℃氢气气氛烧结。通过检测烧结样品的晶粒度,密度的变化,研究非晶态合金对WC晶粒长大的影响。结果表明,非晶态合金对超细WC晶粒的长大能起到一定的抑制效果。在1200℃烧结之后,其显微硬度为1.425GPa,平均晶粒尺寸为400nm。