先將由W、Co、C和TiC組成的混合粉末碳化,得到以η相為主相的粉末,補(bǔ)充碳黑后進(jìn)行第二步碳化制備不同碳含量的WC-TiC-Co復(fù)合粉末,隨后真空燒結(jié)成塊體合金材料,研究碳含量w（C）對(duì)合金物相組成、WC晶粒尺寸與（Ti,W）C固溶體形貌以及合金力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,w（C）對(duì)WC-TiC-Co合金的物相組成和晶粒尺寸具有顯著影響。缺碳時(shí),合金中殘留不規(guī)則形狀的η相,并與WC相形成充分冶金結(jié)合,Co相分布在WC和（Ti,W）C相的界面處;適度富碳時(shí),WC晶粒形狀相對(duì)規(guī)則,WC和（Ti,W）C相尺寸增大,（Ti,W）C相與黏結(jié)相中的W含量增加。具有合適w（C）的WC-TiC-Co合金,硬度（HRA）為91.7,橫向斷裂強(qiáng)度為1678 MPa,斷裂韌性為10.2 MPa·m1/2。 

【文章來源】：粉末冶金材料科學(xué)與工程. 2020,25(05)北大核心

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【部分圖文】：

WC-Ti C-Co復(fù)合粉末的XRD譜

圖2所示為不同碳含量的WC-15Ti C-12Co硬質(zhì)合金XRD譜。從圖中看出，w(C)最低的C20合金中出現(xiàn)了Co3W3C相，Co3W3C是硬質(zhì)合金在缺碳環(huán)境下很容易產(chǎn)生的一類缺碳相[18-19]。C24、C28和C32中均未出現(xiàn)Co3W3C相。在WC-15Ti C-12Co合金的制備過程中，對(duì)復(fù)合粉末進(jìn)行水浴摻膠、粉末干燥以及壓制成形時(shí)，不可避免地與氧接觸，壓坯中出現(xiàn)化合氧與吸附氧。本研究采用兩步碳化法制備的復(fù)合粉末粒度小，比表面積大，更容易吸附氧。在脫脂以及升溫過程中吸附氧受熱逸出，化合氧則與碳反應(yīng)生成CO2而被脫除，因此燒結(jié)體中的碳有所損耗。當(dāng)補(bǔ)充的碳黑不足時(shí)，燒結(jié)過程中因體系缺碳而產(chǎn)生η相，所以C20中出現(xiàn)Co3W3C相。魏崇斌等[17]采用一步碳化法制備WC-Co復(fù)合粉末，并研究了碳含量對(duì)合金微觀組織與力學(xué)性能的影響，結(jié)果表明碳含量輕微變動(dòng)時(shí)，合金中即產(chǎn)生第三相(η相與石墨相)，游離碳較少，難以通過XRD表征出來。2.2 顯微組織

從圖3還觀察到(Ti,W)C固溶體的中心部位與邊緣的襯度沒有明顯區(qū)別，從圖4(b)可知固溶體的環(huán)部與芯部的W原子、Cr原子與V原子含量均無明顯差別。(Ti,W)C固溶體未呈現(xiàn)Ti C/Ti N基金屬陶瓷中典型的核-殼結(jié)構(gòu)[20-21]。在金屬陶瓷中，核-殼結(jié)構(gòu)的形成歸因于WC與Ti C/Ti CN在液相中不同的溶解度：在液相燒結(jié)過程中，Ti C部分溶解于液相中，逐漸與溶解的WC形成(Ti,W)C固溶體，(Ti,W)C固溶體沉積在未溶解的Ti C表面，形成核-殼結(jié)構(gòu)，芯部的W原子含量低而在背散射電子像中呈黑色，環(huán)部因W原子含量高而在背散射電子像中呈灰色。然而，對(duì)于兩步碳化法制備的WC-Ti C-Co復(fù)合粉末，在第二次碳化過程中，Ti C和WC的固相反應(yīng)形成近乎穩(wěn)定的(Ti,W)C固溶體，復(fù)合粉末中(Ti,W)C的W含量和燒結(jié)體系中(Ti,W)C的W含量平衡值只有輕微的差異，因此燒結(jié)體中未溶解的核和再沉淀的殼成分差異較小，故核和殼在背散射模式下的襯度無明顯差異，不會(huì)呈現(xiàn)典型的核-殼結(jié)構(gòu)形貌。圖4 WC-Ti C-Co合金形貌和(Ti,W)C固溶體的EDS線掃描圖

【參考文獻(xiàn)】：
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