【摘 要】
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超细/纳米晶WC-Co硬质合金具有“双高”性能（高硬度和高强度）,被广泛用作于集成电路板、精密模具等领域的切削加工材料,是硬质合金领域重要的研究分支。而纳米粉末的制备、晶粒长大抑制剂和烧结技术是超细/纳米晶硬质合金主要研究方向。本论文采用实验室自制的超细/纳米WC粉和市售Co粉为主要原料,添加适量的VC和Cr3C2作为晶粒长大抑制剂,利用真空烧结及热压烧结技术来制备超细/纳米晶WC-9.5Co硬质
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超细/纳米晶WC-Co硬质合金具有“双高”性能（高硬度和高强度）,被广泛用作于集成电路板、精密模具等领域的切削加工材料,是硬质合金领域重要的研究分支。而纳米粉末的制备、晶粒长大抑制剂和烧结技术是超细/纳米晶硬质合金主要研究方向。本论文采用实验室自制的超细/纳米WC粉和市售Co粉为主要原料,添加适量的VC和Cr3C2作为晶粒长大抑制剂,利用真空烧结及热压烧结技术来制备超细/纳米晶WC-9.5Co硬质合金,通过TG-DSC热分析、XRD、SEM和硬度、断裂韧性等分析测试方法,研究了不同烧结温度对超细/纳米晶WC-Co硬质合金的物相、显微组织、力学性能的影响。对比分析了以纳米WC粉为原料,采用真空烧结和热压烧结工艺对所制备的超细/纳米晶WC-Co硬质合金的显微组织和力学性能的影响。同时也对比分析了采用热压烧结,分别以纳米WC粉、超细WC粉作为原料对所制备超细/纳米晶WC-Co硬质合金显微组织和力学性能的影响。研究结论如下:（1）以纳米WC粉为原料,在不同烧结温度下,通过真空烧结和热压烧结制备超细/纳米晶硬质合金。研究结果表明:试样的力学性能与相对致密度、平均晶粒尺寸密切相关。随着烧结温度的升高,合金的孔隙度逐渐减少,相对致密度增加,WC晶粒也逐渐粗化,试样的硬度及断裂韧性也会随着相对致密度上升而提高,硬度随着合金的平均粒径增加而减小,断裂韧性则随着合金的平均粒径增加而增大。合金的硬度呈先升高后下降趋势,断裂韧性则逐渐升高。（2）以纳米WC粉为原料时,真空烧结的最佳烧结温度是1380℃,合金显微组织较均匀,其平均晶粒尺寸为214 nm,相对致密度为98.5%,硬度为2100HV0.5,断裂韧性为11.0 MPa·m1/2。同样以纳米WC粉为原料时,热压烧结的最佳烧结温度是1360℃,样品的显微组织均匀,平均晶粒尺寸为196 nm,相对致密度达99.5%,硬度为2312 HV0.5,断裂韧性为13.0 MPa·m1/2。在最佳烧结条件下,热压烧结温度比真空烧结温度低20℃,热压烧结制备的合金综合性能优于真空烧结制备的合金。（3）采用热压烧结,在最佳烧结温度1360℃时,以纳米WC粉为原料所制备的硬质合金性能优于以超细WC粉制备的硬质合金性能。以超细WC粉为原料所制备的WC-Co烧结体WC晶粒粗大,晶粒度分布较宽,合金中存在明显的异常长大晶粒,显微组织均匀性较差,平均晶粒尺寸为482 nm,相对致密度为99.2%,硬度为1697 HV0.5,断裂韧性为11.2 MPa·m1/2。
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