超细晶WC-Co硬质合金的制备、显微组织及力学性能研究

摘要

高强度、高韧性的超细或纳米晶WC-Co硬质合会是现代制造业重要的加工刀具和模具材料。本文分别采用球磨法和溶胶-凝胶法制备WC-Co复合粉末，并采用高温低压烧结技术制备了超细晶WC-10Co硬质合金。通过X射线衍射、扫描电子显微镜和力学性能等测试方法，研究了原始Co粉尺寸、球磨转速、烧结温度及稀土元素含量等对超细WC-Co硬质合金的显微组织和性能影响。研究得到以下重要结论:
　　(1)原始Co粉粒度从17μm减小到1.4μm，烧结得到的超细晶WC-10Co硬质合金的显微组织更细更均匀，致密度更高，硬度和断裂韧性也越高;球磨转速为200 rpm和烧结温度为1400℃时，超细晶WC-10Co硬质合金的硬度最高，同时其断裂韧性也相对较高。
　　(2)通过溶胶-凝胶法可制备得到均匀且分散的超细WC-Co复合粉，添加少量的稀土La元素可以提高复合粉的球形度，抑制复合粉中Co3W3C相的形成，同时也抑制Co粘结相从fcc晶型Co向hcp晶型Co的马氏体相变。添加0.5 wt.％的稀土La可以减少烧结合金中的Co3W3C相，提高合金的硬度、断裂韧性和强度。
　　本论文系统研究了球磨工艺参数对超细晶WC-Co显微组织和力学性能的影响，并了发明一种新的制备WC/Co超细复合粉末的方法。可有效缩短工艺流程，为制备高性能硬质合金提供了参考。