硬質(zhì)合金是由難熔金屬化合物和粘結(jié)金屬所構(gòu)成的組合材料，它是用粉末冶金的方法來生產(chǎn)的，即通過粉末制備、成形和高溫燒結(jié)制得所需要的成品。其中，燒結(jié)是硬質(zhì)合金成形坯合金化和致密化的過程，是影響硬質(zhì)合金質(zhì)量的最關(guān)鍵工序之一。自從硬質(zhì)合金產(chǎn)品問世以來，燒結(jié)技術(shù)一直成為硬質(zhì)合金研究的重點。

傳統(tǒng)的硬質(zhì)合金燒結(jié)是在保護氣氛爐或真空爐中加熱到液相出現(xiàn)的溫度下進行。這種燒結(jié)方法是依靠發(fā)熱體將熱能通過對流、傳導或輻射方式傳遞至燒結(jié)體，使其達到某一溫度，熱量從外向內(nèi)傳遞，燒結(jié)時間也較長，很難得到細晶粒，因為細粉在長時間燒結(jié)過程中會長大。為防止燒結(jié)中晶粒長大，一般在配料中加入少量晶粒長大抑制劑，這使得工藝復雜化、并有可能降低產(chǎn)品的強度。更先進一點的加壓燒結(jié)法，雖然降低了燒結(jié)溫度和縮短了燒結(jié)時間，但也必須在液相出現(xiàn)的溫度下進行，所以仍然難免會發(fā)生硬質(zhì)相晶粒的長大，可見要制得納米硬質(zhì)合金必須尋找新的燒結(jié)方法，即采用一種低溫快速的燒結(jié)方法。

放電等離子燒結(jié)(SparkPlasmaSintering，簡稱SPS)是近十年來發(fā)展起來的一種新型燒結(jié)技術(shù)，它同常規(guī)加熱方式完全不同。放電等離子燒結(jié)是一種快速燒結(jié)新工藝，它是利用脈沖能、放電脈沖壓力和焦耳熱產(chǎn)生的瞬時高溫場來實現(xiàn)燒結(jié)過程，通過瞬時產(chǎn)生的放電等離子使被燒結(jié)體內(nèi)部每個顆粒產(chǎn)生均勻的自發(fā)發(fā)熱并使顆粒表面活化，由于升溫、降溫速率快，保溫時間短，抑制了顆粒的生長，同時也縮短了制備周期，節(jié)約了能源。

目前，放電等離子燒結(jié)材料品種主要是梯度功能材料(FGM)、金屬基復合材料(MMC)、纖維增強復合材料(FRC)、多孔材料和高致密、細晶粒陶瓷及復合陶瓷等。將該項技術(shù)用于硬質(zhì)合金的研究國內(nèi)還未見報道，而日本在這方面已經(jīng)有較多的研究，并且已經(jīng)能工業(yè)化批量生產(chǎn)，其產(chǎn)品具有非常優(yōu)異的性能。本文利用放電等離子燒結(jié)這種新的燒結(jié)技術(shù)，研究了放電等離子燒結(jié)WC-Co細晶硬質(zhì)合金的工藝特點及性能，用這種新的燒結(jié)工藝制取真正意義的納米硬質(zhì)合金。

放電等離子燒結(jié)工藝能夠?qū)崿F(xiàn)快速、低溫、高效燒結(jié)，是通過脈沖電流對樣品加熱，使樣品很快燒結(jié)致密。一般認為SPS可能存在以下幾種致密化途徑:(1)晶粒間的放電(尤其是在燒結(jié)初期)，瞬時會產(chǎn)生局部高溫，在晶粒表面引起蒸發(fā)和熔化，并在顆粒接觸點形成“頸部”，從而直接促進了致密化的過程；(2)在脈沖電流的作用下，晶粒表面容易活化，各種擴散作用都得到加強，從而促進了致密化的過程。放電等離子燒結(jié)體內(nèi)每個顆粒均勻地自身發(fā)熱使顆粒表面活化，因而具有很高的熱效率，可在相當短的時間內(nèi)使燒結(jié)體致密。目前，SPS的燒結(jié)機理仍在進一步的研究之中。

用SPS燒結(jié)納米硬質(zhì)合金，既達到了真空燒結(jié)后進行所取得的效果，還能克服常規(guī)真空燒結(jié)處理后易于出現(xiàn)的“鈷池”，“粗晶”等組織缺陷。與真空燒結(jié)工藝相比，可以減少合金內(nèi)部孔隙，對硬度性能指標有顯著提高。因此，SPS燒結(jié)工藝有極大的推廣應用價值。具體結(jié)論如下:

(1)利用SPS快速燒結(jié)技術(shù)，成功的制備出完整、致密的WC-Co納米硬質(zhì)合金，在燒結(jié)溫度為1150℃、保溫5min條件下，就可達完全致密。

(2)放電等離子燒結(jié)納米WC-Co硬質(zhì)合金在降低燒結(jié)溫度的同時，可大幅度縮短燒結(jié)時間，從而大大降低了WC晶粒在燒結(jié)中的長大，而且實現(xiàn)高效節(jié)能。(昕竺)