WC-Co硬質(zhì)合金廣泛地用作切削刀具和模具材料,由于它們具有高耐磨和高強度。WC-Co硬質(zhì)合金的硬度、強度和耐磨性可以通過減小WC的晶粒尺寸得到提高。
為了控制超細/納米結(jié)構(gòu)WC-Co復合物的晶粒長大,其中一個方法是選擇合適的析出相添加劑作為晶粒抑制劑。碳化釩和碳化鉻是目前最有效的晶粒抑制劑,由于它們在Co相中較低溫度下具有較高的溶解度和流動性。另外,晶粒也可以通過特別的燒結(jié)方式得到抑制,例如微波燒結(jié)、快速熱壓燒結(jié)、放電等離子燒結(jié)(SPS)等。這些燒結(jié)方式可以促進加熱速率,提高致密化速率,降低燒結(jié)溫度和縮短保溫時間。尤其是放電等離子燒結(jié)是近來出現(xiàn)的一種新的燒結(jié)方法,被認為是制備超細/納米晶材料的新奇燒結(jié)技術,具有很高的熱效率,由于它是石墨模具直接加熱并且粉末顆粒間通過大的脈沖電流產(chǎn)生瞬間火花放電。
超細WC基硬質(zhì)合金主要由WC和Co3C兩相組成,隨著燒結(jié)溫度的升高,WC的衍射峰逐漸向小角度偏移;SPS和納米V8C7粉末對超細WC基硬質(zhì)合金的微觀組織具有重要影響:SPS使超細WC基硬質(zhì)合金在較低溫度下(1200℃)實現(xiàn)致密化;納米V8C7粉末可以有效抑制超細WC基硬質(zhì)合金中WC的晶粒長大,1200℃時WC的晶粒尺寸較小,約500nm。隨著燒結(jié)溫度的升高,超細WC基硬質(zhì)合金中WC的晶粒尺寸呈逐漸長大趨勢;超細WC基硬質(zhì)合金的相對密度、洛氏硬度和斷裂韌性在1000~1200℃范圍內(nèi)呈逐漸增加的趨勢,1200℃以后開始減少;1200℃時具有較高的性能(相對密度99.5%,洛氏硬度93.2,斷裂韌性12.5MPa·m1/2),并且高于未添加納米V8C7粉末硬質(zhì)合金的性能。