论文部分内容阅读
本文首先综述了纳米WC-Co复合粉末的制备方法、纳米块体材料和硬质合金的烧结机理与方法,以及烧结过程中晶粒长大的抑制方法,然后采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜、和能谱分析等手段研究了高能球磨制备的纳米WC-Co复合粉末的微观结构。研究发现WC-10Co复合粉末在经过36小时的高能球磨后,平均颗粒尺寸降至500纳米左右,其中WC的晶粒尺寸可以降低至10纳米左右。球磨的机械应力还可以诱发fcc-Co向hcp-Co的相变,使WC-Co粉末中的fcc-Co减少。经过96小时的长时间的高能球磨,WC的晶粒尺寸降低到5-8nm,粉末的粒度降低到200nm左右。但是从96小时后,粉末颗粒有重新团聚的现象。高能球磨的WC-Co复合粉末有严重的脱碳现象,并且随着球磨时间的延长,晶粒尺寸变小,脱碳现象越严重。形成的主要脱碳相为Co3W9C4、Co3W3C、Co6W6C等。通过添加一定量的游离碳可以消除烧结时的脱碳。纳米WC-10%Co复合粉末的压制性能比普通的WC-10%Co粉末要差,压坯的密度和相对密度也比普通的WC-10%Co粉末低。普通WC-10%Co硬质合金粉末压坯可以获得60%以上的相对密度,而纳米WC-10%Co复合粉末压坯只能获得不超过45%的相对密度。纳米WC-10%Co复合粉末的收缩率要比普通WC-10%Co硬质合金的收缩率大很多,最大收缩率可以达到60%以上。低压烧结可以在比真空烧结相对短的时间内完成纳米WC-Co粉末的烧结,同时获得较为细小的组织。同时温度升高,容易引起Co相蒸发从而形成Co池。低压烧结后的试样密度和硬度都很高,其中试样密度可以达到14.28g/cm3,硬度可以达到HRA94.6。由于压制方法和模具精度差的原因,有可能造成烧结后的试样内部有大的孔隙,从而造成合金的抗弯强度较低,通过采取先进的压制方法和高精度模具可以改善合金内部的孔隙。