采用熱壓燒結(jié)技術(shù)制備了TiCN-HfN-WC金屬陶瓷刀具材料,研究了WC含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）對(duì)金屬陶瓷刀具材料微觀(guān)組織和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:TiCN-HfN-32%WC金屬陶瓷刀具材料由TiCN、（Ti,Hf,W）（C,N）、WC和MoNi組成,材料中還含有極少量的（Ti,Mo,W）（C,N）固溶體,材料內(nèi)部形成了網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)。隨著添加WC質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加,材料中晶粒粒度降低,添加WC可抑制材料中TiCN晶粒的生長(zhǎng),起到細(xì)化TiCN晶粒的作用;材料的相對(duì)密度、硬度和斷裂韌度都具有先增大后減小的變化趨勢(shì),材料的抗彎強(qiáng)度逐漸增大。當(dāng)WC質(zhì)量分?jǐn)?shù)為32%時(shí),材料具有相對(duì)較好的綜合力學(xué)性能,其硬度為20.2 GPa,斷裂韌度為7.1 MPa×m^1/2,抗彎強(qiáng)度為1581.3 MPa。 

【文章來(lái)源】：粉末冶金技術(shù). 2020,38(04)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

THW32試樣X(jué)射線(xiàn)衍射圖譜

THW32拋光面顯微形貌及能譜分析：（a）顯微形貌；（b）點(diǎn)A能譜；（c）點(diǎn)B能譜

表2是所示為T(mén)HW相對(duì)密度和力學(xué)性能，其中TH作為對(duì)比材料，是Ti CN?20%Hf N?4%Ni?4%Mo（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）金屬陶瓷材料。由表可知，在WC質(zhì)量分?jǐn)?shù)由8%增加到32%的過(guò)程中，材料的相對(duì)密度、硬度和斷裂韌度都具有先增大后減小的變化趨勢(shì)。對(duì)于THW的相對(duì)密度來(lái)說(shuō)，其增幅和減幅都不明顯，且材料的相對(duì)密度均在99.5%以上；除THW8外，其余THW試樣的相對(duì)密度都不低于TH，這表明加入WC可提高THW材料的相對(duì)密度。材料的密度對(duì)硬度有較大影響，一般來(lái)說(shuō)，材料越致密，其硬度相對(duì)也越高[11,19]。由于THW8和THW16的相對(duì)密度較小，導(dǎo)致其硬度較低；THW24試樣的維氏硬度最高（20.6 GPa），這是由于其具有高的相對(duì)密度；與THW24相比，THW32試樣的硬度相對(duì)較低，但兩者相差不大。此外，晶粒大小也是影響THW硬度的另一個(gè)因素，細(xì)小且界面結(jié)合力強(qiáng)的晶粒有利于提高材料抵抗外力侵入的能力，從而使材料的硬度提高；但當(dāng)晶粒過(guò)于細(xì)小時(shí)，其內(nèi)部潛在的缺陷，如微孔洞、微裂紋等，可能會(huì)降低材料抵抗外力侵入的能力，導(dǎo)致材料的硬度降低。一般來(lái)說(shuō)，細(xì)小的顆粒有利于提高材料的斷裂韌度，這是由于在液相燒結(jié)過(guò)程中，細(xì)小顆粒所形成的毛細(xì)管力要大于大顆粒，這有利于液相的填充[1]，可減少微孔洞的形成，提高晶粒間結(jié)合力；同時(shí)，裂紋在細(xì)小顆粒間的擴(kuò)展會(huì)消耗大量的斷裂能，這也有利于提高材料的斷裂韌度和抗彎強(qiáng)度。對(duì)于THW的斷裂韌度來(lái)說(shuō)，THW24試樣的斷裂韌度最高，其值為7.3 MPa?m1/2，這主要是因?yàn)樵牧蟇C的粒度較小，較THW8和THW16來(lái)說(shuō)，THW24試樣的WC含量高。但當(dāng)細(xì)小顆粒含量過(guò)高且液相含量一定時(shí)，材料內(nèi)部會(huì)形成微孔洞，為裂紋的擴(kuò)展提供了便利條件，將削弱材料的斷裂韌度，這可能是THW32試樣斷裂韌度稍低的原因。而對(duì)于THW8和THW16試樣來(lái)說(shuō)，大晶粒的出現(xiàn)是其斷裂韌度低的主要原因。對(duì)于THW試樣的抗彎強(qiáng)度來(lái)說(shuō)，THW32試樣的抗彎強(qiáng)度為1581.3 MPa，其值遠(yuǎn)高于其他三種材料的抗彎強(qiáng)度。這是由于THW32的晶粒尺寸明顯比其他三種材料小，依據(jù)Hall?Patch公式[13]可知，晶粒越小，越有利于抗彎強(qiáng)度的提高。除晶粒尺寸外，不均勻的微觀(guān)組織以及粗大晶粒都不利于材料抗彎強(qiáng)度的提高，這也是THW8和THW16抗彎強(qiáng)度低的原因。

【參考文獻(xiàn)】：
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