為了進(jìn)一步提高硬質(zhì)合金的性能，人們正致力于研究晶粒更細(xì)的納米WC硬質(zhì)合金。具有納米WC晶粒的硬質(zhì)合金能夠在提高硬度的前提下，顯著地提高材料的韌性，因此納米硬質(zhì)合金的優(yōu)異性能是不言而語(yǔ)的，但其制造卻極其困難。雖然通過球磨和噴霧轉(zhuǎn)化等技術(shù)，人們已能成功制備納米硬質(zhì)合金粉末，但是由于目前尚有許多未攻克的難關(guān)，至今還未見到納米硬質(zhì)合金成功制備的公開報(bào)道，可見要制備真正的納米硬質(zhì)合金產(chǎn)品(≤100nm)還有許多問題需要研究。
目前國(guó)外在超細(xì)(≤0.4μm)硬質(zhì)合金制備方面已積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)和掌握了先進(jìn)的技術(shù)，在硬質(zhì)合金研究和制備方面已取得突破性進(jìn)展并已獲得應(yīng)用，而國(guó)內(nèi)目前尚未完全掌握此技術(shù).同時(shí)根據(jù)目前國(guó)際上的最新研究成果，用納米粉末為原料，采用傳統(tǒng)的抑制合金晶粒長(zhǎng)大的方法很難制備晶粒度小于0.2μm的硬質(zhì)合金，而只能規(guī)?；a(chǎn)晶粒度小于0.4μm的硬質(zhì)合金。
鑒于以上情況，本項(xiàng)目開展對(duì)納米硬質(zhì)合金的研究，以期最終實(shí)現(xiàn)納米硬質(zhì)合金棒料產(chǎn)業(yè)化，并為制備納米硬質(zhì)合金提供必要的經(jīng)驗(yàn)與技術(shù).本文將主要討論碳含量對(duì)納米硬質(zhì)合金組織與性能的影響。在納米硬質(zhì)合金制備中必須解決兩個(gè)問題，一是必須抑制WC晶粒在燒結(jié)中的長(zhǎng)大，以獲得納米WC晶粒的合金，二是必須得到正常的合金組織.這是因?yàn)閃C粉末顆粒越細(xì)，在燒結(jié)過程中越容易發(fā)生WC顆粒的長(zhǎng)大，并且粉末越細(xì)，硬質(zhì)合金的組織越難于控制。
研究表明碳含量對(duì)硬質(zhì)合金組織與性能有極大的影響，硬質(zhì)合金正常的組織為WC+γ相，其中γ相是W、C與Co組成的固溶體，為WC-Co合金的粘結(jié)相，對(duì)硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性起著關(guān)鍵性的作用.硬質(zhì)合金的非正常組織為WC-γ-C和WC-γ-η。合金中如出現(xiàn)非正常組織將對(duì)硬質(zhì)合金的性能產(chǎn)生不利的影響。是否能得到正常的組織碳是決定性的因素，如果碳含量過高，則會(huì)產(chǎn)生石墨相，反之，則會(huì)產(chǎn)生η相.關(guān)于碳含量對(duì)硬質(zhì)合金相組織的影響以及如何控制合金中的碳含量已經(jīng)作了大量的研究并取得一致的看法。
碳除了對(duì)硬質(zhì)合金的相組織有影響外，對(duì)WC的晶粒度也有很大的影響，因?yàn)樘己繉⒂绊懙接操|(zhì)合金的燒結(jié)溫度和燒結(jié)過程中的液相量?？梢娞己繉?duì)硬質(zhì)合金燒結(jié)中WC晶粒的長(zhǎng)大也起著舉足輕重的作用，因此對(duì)于碳對(duì)納米硬質(zhì)合金組織性能的影響有必要進(jìn)行深入的研究。
在硬質(zhì)合金的液相燒結(jié)中，WC晶粒的長(zhǎng)大趨勢(shì)隨碳含量的增加而增大，通過降低碳的含量可以抑制WC晶粒的長(zhǎng)大，而獲得準(zhǔn)納米硬質(zhì)合金。根據(jù)WC晶粒長(zhǎng)大的溶解-析出機(jī)理的解釋，WC的晶粒長(zhǎng)大是由小粒子的WC在液相中溶解，然后在大粒子的WC上析出而引起的。顯然WC晶粒長(zhǎng)大的趨勢(shì)與液相量和液相保持時(shí)間有關(guān)，液相燒結(jié)過程中的液相量越多，液相保持時(shí)間越長(zhǎng)，WC的溶解-析出數(shù)量越多，WC晶粒越易長(zhǎng)大?？梢娨@得細(xì)的WC晶粒除了要采取其它的措施之外，還必須要嚴(yán)格控制硬質(zhì)合金的碳含量。
碳含量對(duì)硬質(zhì)合金中粘結(jié)相的厚度和成分也會(huì)產(chǎn)生較大的影響，采用合適的碳含量可獲得最佳的機(jī)械性能。隨碳含量的增加，發(fā)生了較大的粘結(jié)相變形，這是因?yàn)楹辖鹬刑己繒?huì)影響到W在Co中固溶量，碳含量越高W在Co中的固溶量越低.粘結(jié)相中的W含量降低會(huì)提高粘結(jié)相的塑性，從而增加了硬質(zhì)合金的抗彎強(qiáng)度。另一方面碳含量增加，液相燒結(jié)中液相量和液相保持的時(shí)間增加，導(dǎo)致WC晶粒的長(zhǎng)大，結(jié)果會(huì)惡化合金的機(jī)械性能.所以硬質(zhì)合金強(qiáng)度隨碳含量的變化有一最大值.再繼續(xù)增加碳含量，由于晶粒異常長(zhǎng)大，故硬質(zhì)合金強(qiáng)度會(huì)降低。(昕竺)
