WC-6Co-Cu-Cr3C2亞微米級(jí)硬質(zhì)合金的SPS燒結(jié)及其組織性能研究.pdf

1、硬質(zhì)合金是一種具有高硬度高強(qiáng)度的材料，傳統(tǒng)硬質(zhì)合金的硬度與韌性是一對(duì)此消彼長(zhǎng)的矛盾體。眾所周知，Co含量的提高在增加合金韌性的同時(shí)卻降低了硬度。而且，Co屬于戰(zhàn)略性資源，稀缺并且價(jià)格昂貴，故尋找一種用來替代粘結(jié)相Co的金屬顯得尤為重要。金屬Cu由于其熔點(diǎn)遠(yuǎn)低于Co，可以顯著降低硬質(zhì)合金燒結(jié)溫度，另一方面Cu與WC之間的潤(rùn)濕性較差，可以有效抑制WC在燒結(jié)過程中晶粒的長(zhǎng)大。
　　本研究以添加少量的Cu作為粘結(jié)相來部分替代Co，通過放電

2、等離子熱壓燒結(jié)（SPS）制備性能優(yōu)異的硬質(zhì)合金。采用XRD、SEM和EDS等方法研究了不同添加量的Cu對(duì)硬質(zhì)合金燒結(jié)溫度，致密度和顯微組織的影響。通過維氏顯微硬度與斷裂韌性的測(cè)定、摩擦磨損性能以及耐腐蝕性能試驗(yàn)綜合評(píng)價(jià)了試樣的性能。相對(duì)于傳統(tǒng)液相燒結(jié)技術(shù)來說。SPS燒結(jié)是一種快速燒結(jié)的工藝，它是利用脈沖能、放電脈沖壓力和焦耳熱產(chǎn)生的瞬時(shí)高溫場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)燒結(jié)過程，通過瞬時(shí)產(chǎn)生的放電等離子使被燒結(jié)體內(nèi)部每個(gè)顆粒產(chǎn)生均勻的自發(fā)發(fā)熱并使顆粒表面活化

3、，由于升溫降溫速率快，保溫時(shí)間短，抑制了顆粒的生長(zhǎng)，同時(shí)也縮短了制備周期，節(jié)約了能源。本試驗(yàn)采用SPS燒結(jié)法燒結(jié)硬質(zhì)合金，探討了SPS燒結(jié)溫度以及燒結(jié)壓力對(duì)硬質(zhì)合金性能的影響，同時(shí)探索出最佳燒結(jié)溫度及燒結(jié)壓力。試驗(yàn)表明，在1250℃的燒結(jié)溫度和45MPa的壓力下，硬質(zhì)合金可以達(dá)到致密，此時(shí)相對(duì)密度達(dá)到99.23%。添加少量的Cu粉可以明顯抑制YG6硬質(zhì)合金在燒結(jié)過程中晶粒長(zhǎng)大，晶粒度由1.05μm降到0.83μm。從而提升了硬質(zhì)合金的顯

4、微硬度，硬度由原來的1789HV30提升到1933HV30，導(dǎo)致 WC-6Co硬質(zhì)合金耐磨性的提升。同時(shí)，Cu添加進(jìn)入Co的晶格中，使得Co的晶格發(fā)生了晶格畸變。對(duì)Co-Cu粘結(jié)相有固溶強(qiáng)化的作用，合金斷裂韌性得到提高，達(dá)到10.5 MPa.m1/2，Cu過量時(shí)會(huì)降低WC與WC及WC與Co之間的結(jié)合強(qiáng)度，使斷裂韌性下降。由于Cu粉與WC粉之間的潤(rùn)濕性較差，在燒結(jié)過程中Cu無法與WC相之間緊密結(jié)合，導(dǎo)致最終制備出的硬質(zhì)合金其致密度下降。當(dāng)