發(fā)布時間：2021-03-27 00:10

　　碳化鎢（Tungsten carbide,WC）基超細(xì)晶硬質(zhì)合金由于其良好的綜合力學(xué)性能而成為制備高性能金屬切削刀具的理想材料。為了獲得WC基超細(xì)晶硬質(zhì)合金和進(jìn)一步提高其力學(xué)性能,采用放電等離子燒結(jié)技術(shù)制備了不同碳化釩（VC）含量的WC-6wt.%Co超細(xì)硬質(zhì)合金,系統(tǒng)分析了碳化釩含量和放電等離子燒結(jié)溫度對WC基超細(xì)晶硬質(zhì)合金性能的影響。研究結(jié)果表明:WC晶粒平均尺寸隨著VC含量增加而減小,但致密度、維氏硬度和斷裂韌性隨著VC含量增加而降低;當(dāng)VC含量為0.2wt.%時,WC-6wt.%Co硬質(zhì)合金在1 250℃燒結(jié)溫度下具有最好的綜合力學(xué)性能,其致密度、維氏硬度、WC晶粒平均尺寸和斷裂韌性分別為98.4%、22.21 GPa、247 nm和10.43 MPa·m^1/2。 

【文章來源】：南京理工大學(xué)學(xué)報. 2020,44(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

原始粉末掃描電鏡圖

VC含量對WC-6wt.%Co硬質(zhì)合金相對致密度的影響如圖2所示。由圖2可知,隨著VC含量的增加WC-6Co硬質(zhì)合金材料的致密度下降。不同VC含量時WC-6Co硬質(zhì)合金斷面形貌和XRD如圖3所示。由圖3可知,隨著VC含量升高,材料內(nèi)部的氣孔逐漸增多,這進(jìn)一步反映了隨著VC含量的增加硬質(zhì)合金的致密度減小。由圖3(f)可知,不同VC含量下WC-6Co硬質(zhì)合金的物相組成中并沒有生成新的物相,硬質(zhì)合金各組分間的化學(xué)相容性良好。這主要是因為VC的質(zhì)量分?jǐn)?shù)較低,其密度約為WC的33%,VC顆粒加入后使混合物料的體積增大,原本可以足夠填充到WC顆粒間的液相Co因混合物料體積變大而不能完全填充到各顆粒間,因此會在硬質(zhì)合金內(nèi)部出現(xiàn)孔隙,造成致密度下降。另外,由于VC與黏結(jié)相Co的潤濕性相對WC顆粒與Co的潤濕性較差。在1 430 ℃時WC與Co間的潤濕角為0°,而在此溫度下VC與Co之間的潤濕性為13°。圖3 不同VC含量時WC-6Co硬質(zhì)合金斷面形貌及XRD圖

圖2 VC含量對硬質(zhì)合金致密度的影響圖4為不同VC含量時WC-6Co硬質(zhì)合金中WC晶粒尺寸統(tǒng)計平均尺寸。由圖4可知,隨著VC含量的增加WC晶粒尺寸逐漸減小,當(dāng)VC含量超過0.8wt.%時,抑制晶粒長大的效果最明顯。當(dāng)VC含量為1.0wt.%時,WC的平均晶粒尺寸達(dá)到最小,約為210 nm,但是此刻的硬質(zhì)合金致密度最低(如圖1所示),從圖3(e)中可以觀察到大量的孔洞。對于VC抑制WC晶粒長大的原理,目前還沒有統(tǒng)一的解釋。經(jīng)過分析認(rèn)為由于VC的加入,一方面改變了Co在材料中的分布狀態(tài),使WC粉末與Co接觸減少從而減弱了WC溶解-析出的過程,進(jìn)而避免了WC顆粒的異常長大;另一方面VC容易在WC晶界處產(chǎn)生偏析,阻礙了WC界面的遷移從而減小了WC顆粒發(fā)生聚集長大的可能。圖5為VC含量對硬質(zhì)合金斷裂韌性和維氏硬度的影響。由圖5可知,硬質(zhì)合金的維氏硬度和斷裂韌性隨著VC含量的增加而減小。


本文編號：3102497