超細(xì)硬質(zhì)合金由于碳化鎢顆粒與金屬粘結(jié)相的結(jié)合強(qiáng)度大、顯微結(jié)構(gòu)細(xì)小，使其同時(shí)結(jié)合了陶瓷和金屬的特性，具有高韌性、高強(qiáng)度、高硬度。即便是在稍高的溫度下，超細(xì)晶硬質(zhì)合金的硬度也不會(huì)明顯下降。由于其可制成鋒利的刃口，目前，該類材料不僅在難加工材料應(yīng)用方面優(yōu)勢(shì)明顯，而且在高科技領(lǐng)域也占有極其重要的地位，廣泛應(yīng)用于各種微型工具和耐磨零件，比如電路板加工微型鉆等。
圖一 碳化鎢顆粒和SEM圖（來源：網(wǎng)絡(luò)）
一、WC 超細(xì)及納米粉體的制備技術(shù)
碳化鎢粉體一般的制備方法是碳熱還原法，但是這種方法有局限性，所制造的碳化鎢粉體為微米級(jí)的，不能進(jìn)一步細(xì)化。近年來，碳化鎢粉體制備技術(shù)得到了充分的研究和開發(fā)，許多納米級(jí)粉體的制備技術(shù)被應(yīng)用，如直接還原碳化技術(shù)、等離子體法、機(jī)械合金化技術(shù)、氣相碳化法等。
表一 碳化鎢粉體制備技術(shù)：
制備方法 | 原理 | 特點(diǎn) |
直接碳化還原法 | 從鎢的氧化物中提取鎢并直接碳化 | 快速連續(xù)生產(chǎn)細(xì)而均勻的碳化鎢粉 |
機(jī)械合金化法 | 利用高能球磨下的機(jī)械驅(qū)動(dòng)力、剪切力 | 低溫合成 |
等離子體法 | 通過等離子體加熱的方式，在高溫條件下原料分解然后重新組合 | 反應(yīng)物轉(zhuǎn)化不完全、產(chǎn)品相組分較復(fù)雜、制備過程難于穩(wěn)定和連續(xù)持久進(jìn)行 |
氣相碳化法 | 金屬氣相和含碳?xì)怏w進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)生碳化并生成金屬化合物 | 含碳量和粒度均可控制 |
二、超細(xì)硬質(zhì)合金燒結(jié)技術(shù)
硬質(zhì)合金的性能與其制造工藝密不可分，原材料性能當(dāng)然是成品性能的根本，但不僅如此，成型、燒結(jié)工藝和設(shè)備因素也占據(jù)重要地位。眾多的制造過程中，最重要的工序莫過于燒結(jié)，這個(gè)特殊過程將直接決定制品的性能變化，合適的燒結(jié)工藝參數(shù)與燒結(jié)設(shè)備同種重要。在工業(yè)化生產(chǎn)當(dāng)中，常用的燒結(jié)方法有氫氣燒結(jié)、真空燒結(jié)以及低壓燒結(jié)等。
表二 碳化鎢超細(xì)硬質(zhì)合金燒結(jié)技術(shù)
燒結(jié)技術(shù) | 特點(diǎn) |
氫氣燒結(jié) | 爐體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造，生產(chǎn)成本低，碳管的升溫速度快，溫度高；但是溫度的控制精度差、波動(dòng)大、燒結(jié)效率低下、浪費(fèi)能源，爐管使用壽命短、產(chǎn)品容易滲碳 |
真空燒結(jié) | 真空度高，可以使粘結(jié)相金屬鈷、鎳改善一定的金屬潤(rùn)濕性，有利于液相的滲透和填充；能夠得到更為致密的燒結(jié)體，能夠有效提高產(chǎn)品密度；爐內(nèi)氣氛穩(wěn)定 , 產(chǎn)品不易滲碳和脫碳；真空燒結(jié)的產(chǎn)品不用填料隔開和保護(hù)，產(chǎn)品表面無(wú)粘附物和白亮的金屬鋁沉積物；
產(chǎn)品質(zhì)量明顯提高，使用壽命長(zhǎng)；在真空狀態(tài)下，合金中的氧等氣體雜質(zhì)容易排除，因而殘留孔隙較氫氣燒結(jié)時(shí)少 |
低壓燒結(jié) | 有效消除孔隙，避免晶粒的過分長(zhǎng)大，獲得更為均勻的粘結(jié)相分布 |
三、超細(xì)硬質(zhì)合金的應(yīng)用
硬質(zhì)合金主要應(yīng)用在切削刀具、礦用工具、模具和耐高壓高溫甩腔體等方面，其中切削刀具和礦用工具比例分別占到了硬質(zhì)合金應(yīng)用的33%和25%。切削刀具中，硬質(zhì)合金主要作為刀具材料，如車刀、銑刀、刨刀、鉆頭、鏜刀等，用于切削鑄鐵、有色金屬、塑料、化纖、石墨、玻璃、石材和普通鋼材以及難加工的材料等，切削加工主要依托機(jī)床來實(shí)現(xiàn)。礦用工具方面，硬質(zhì)合金主要作為鑿巖工具、采掘工具、鉆探工具，在礦產(chǎn)、石油開采、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面發(fā)揮重要作用。
近年來，中國(guó)切削刀具對(duì)硬質(zhì)合金的需求量逐年提升。2016年，切削刀具對(duì)硬質(zhì)合金的需求量約為9686噸，較上年增長(zhǎng)4.15%；地質(zhì)礦山工具行業(yè)硬質(zhì)合金需求量約為7512噸，同比增長(zhǎng)4.39%。根據(jù)國(guó)家規(guī)劃，到2020年我國(guó)將成為汽車、大型飛機(jī)、船舶、電子元器件、大規(guī)模集成電路、高檔數(shù)控機(jī)床等關(guān)鍵成套設(shè)備和先進(jìn)科學(xué)儀器的制造基地，這一切都將極大提升對(duì)切削刀具的需求。前瞻估算，到2023年，切削刀具對(duì)硬質(zhì)合金需求量將達(dá)到13600噸左右；地質(zhì)礦山工具對(duì)硬質(zhì)合金的需求量將達(dá)到1萬(wàn)噸左右。
圖二 碳化鎢硬質(zhì)合金的應(yīng)用（來源：網(wǎng)絡(luò)）
參考文獻(xiàn)：
1、董學(xué)濤，納米 WC-8( Fe、Co、Ni) RE硬質(zhì)合金研究，西華大學(xué)
2、易忠來，超細(xì)碳化鎢基硬質(zhì)合金粉末及材料的直接還原碳化技術(shù)，武漢理工大學(xué)
3、鐘海云，李薦，戴艷陽(yáng)，納米碳化鎢粉的研究及應(yīng)用開發(fā)動(dòng)態(tài)，稀有金屬與硬質(zhì)合金
4、高曉菊1,2，滿 鵬2，汪海東2，白榮2，李國(guó)斌2，張濤2，碳化鎢硬質(zhì)合金制備技術(shù)研究進(jìn)展，1、西北工業(yè)大學(xué)超高溫結(jié)構(gòu)復(fù)合材料國(guó)防科技重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，2、中國(guó)兵器工業(yè)第五二研究所煙臺(tái)分所
作者：谷雨
作者：粉體圈
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