硬质合金粘结相Ni3Al粉体的制备及分散工艺研究文献综述

 2021-10-06 12:34:12

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文 献 综 述

1 研究的目的与意义

由于我国实行积极稳健的宏观经济政策，国民经济快速增长，硬质合金需求也高速增长。在硬质合金需求增长的同时，产量也在不断增加，从2006年的45万吨增长到2011年的2.4万吨。硬质合金具有很高的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性，用于制造切削工具、刀具、钴具和耐磨零部件，广泛应用于军工、航天航空、机械加工、冶金、石油钻井、矿山工具、电子通讯、建筑等领域，伴随下游产业的发展，硬质合金市场需求不断加大。虽然我国硬质合金产量占世界总产量的40%以上，但是硬质合金销售收入不足全球的20%，主要是由于高性能超细合金、高精度高性能研磨涂层刀片、超硬工具材料、复杂大异制品、精密硬质合金数控刀具等高附加值产品产量较少、深加工配套不足以及品种不全所致。

目前我国的硬质合金以WC-Co类较为常见，它是一种具有极高硬度，优良耐磨性和良好韧性的高性能工具材料。钴粘结相的基本作用，是协助完成材料的致密化，提高强度和韧性。但是，添加Co粘结剂的会降低材料的硬度，耐蚀性和抗氧化性。同时，Co作为一种稀缺的战略资源，我国又是一个贫Co的国家，使得Co的市场价格居高不下，受到国外的制约。为了克服这些缺点，国内一直在尝试用其他材料（比如镍）来替换钴，或者尽可能减少钴相的量。

众所周知， Ni3Al金属间化合物具有高熔点，高硬度，低的密度和良好的抗氧化性和耐腐蚀性等物理和机械性能。此外，由于它的有序的面心立方结构，使得它在一定温度范围内屈服强度随温度的升高而升高。在热力学上，WC与Ni3Al有足够的润湿性，因此它有可能获得致密的WC-Ni3Al复合材料。

本课题的意义在于采用Ni3Al作为粘结相，WC作为硬质相，同时添加微量改性元素Zr、Cr、B、Mn，制备高强度、耐氧化、耐腐蚀以及耐高温的WC-Ni3Al硬质合金，开发出新的粘结剂材料的硬质合金种类，为硬质合金的发展作出前瞻。

本文的主要内容是首先利用机械合金化法制备出合金粘结相Ni3Al粉体，并辅助以直流电弧等离子体蒸发法研究高纯度Ni3Al粉体的制备，再通过热压烧结法和放点等离子烧结法制备高性能的WC-Ni3Al硬质合金。

2 WC硬质相制备现状

纳米碳化钨(WC)硬质合金是兼具了高强度、高硬度的双高材料[1]，可以将金属的高强度、高韧性与陶瓷的高硬度、耐高温、耐腐蚀性能完美结合[2]，超细WC粉体的制备方法有很多，可分为气相法(如等离子体法、气相碳化法、一次还原/碳化法等)、液相法(如热化学合成法、形状记忆法等)和固相法(如机械合金化法、燃烧法等)。现介绍如下：

2.1 等离子体法

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