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本文首先综述了WC-Co纳米硬质合金的发展历史和研究现状,并对制备WC-Co硬质合金所涉及的理论背景作了简单介绍。在此基础上,系统研究了采用等离子体辅助球磨制备WC-Co硬质合金的技术和理论。本文采用DBDP球磨处理W-C粉体,然后进行加热碳化处理制备得小批量WC纳米粉体；利用同样方法,本研究还成功制备了WC-10Co纳米复合粉体。在此基础上,本研究尝试了W-C-Co混合粉体直接制备硬质合金的方法,即:DBDP球磨后的W-C-Co粉体,经压制成形、烧结制备出WC-10Co纳米硬质合金。本研究初步探索DBDP球磨对制备WC-Co及WC纳米复合粉体及硬质合金的影响。
实验结果表明:DBDP球磨3小时的W-C粉体中,W-C粉体整体形貌呈层片层,片层厚度平均厚度在40nm左右,W和C组元均匀分布。该粉体经过在1100℃低压加热可充分碳化为WC相,该WC相粉体的显著特征形貌是呈片层组织,片层厚度在100nm左右,WC相的尺寸约为100nm。值得一提的是,采用该方法,WC的形成温度比一般的碳化方法温度降低约400℃。
利用DBDP球磨对W-C-Co粉体处理90分钟后,获得的W-C-Co粉体呈片层组织,片层厚度在40nm左右。该粉体在低压气氛中1000℃碳化,转变为WC-10Co纳米复合粉体,该粉体特征仍为片层组织,片层厚度在100nm左右。
W-C-Co粉体经DBDP球磨预处理3小时后,W-C-Co粉体呈片层组织。该粉体经250MPa压制成形、在1380℃低压烧结,可直接获得WC-10Co超细硬质合金,其中压制过程中没有添加成形剂,实现了由W-C-Co混合粉直接制备出硬质合金块体材料。该WC-10Co硬质合金的特点是：一,WC晶粒呈片层组织,片层厚度约为400纳米,片层直径为1微米；二,WC-10Co硬质合金整体形貌呈纤维状；三,该硬质合金的硬度达到HRA91、抗弯强度达到1500MPa。
DBDP球磨处理得到的WC、W-C-Co混合粉体的XPS、SEM研究表明:DBDP球磨对较低温度下碳化形成以及直接制备高性能WC-10Co硬质合金的主要贡献在于,形成纳米片层W-C及W-C-Co粉体,和对W-C及W-C-Co粉体的表面活化作用。