随着汽车等制造业的迅猛发展，人们对加工用硬质合金刀具材料提出了更高的技术要求，因而具有高硬度、高强度的超细硬质合金材料已成为当今工程材料发展的热点。鉴于材料性能与制备工艺密切相关，故本研究旨在通过对YG10在不同气氛烧结条件下，材料组织性能变化规律的探讨，提出优化工艺参数，从而达到提高材料性能之目的。 本研究采用甲烷和氢气的混合气体（CH₄／H₂）作为烧结气氛，从热力学上估算了关键技术参数：温度、气体压力和甲烷的临界体积分数，并在此基础上进行工艺试验。结果表明，在WC总碳相同、气氛压力一定时，甲烷浓度越大，烧结后样品的碳含量越高，甲烷浓度较高时甚至可产生石墨相；样品的厚度和补碳的时间对烧结后的碳含量也有较大影响。 由于气氛的干扰，气氛烧结条件下影响合金碳含量的因素比常规真空烧结更多更复杂，因此本研究采用正交试验方法，研究了补碳时间、甲烷浓度、补碳温度、WC总碳、烧结温度、混合气流量等六个因素，对烧结后的样品的钴磁、抗弯强度、矫顽磁力、硬度、密度的影响。研究结果表明：甲烷浓度在一定范围内变动时，可使材料的碳含量在两相区范围内进行调整，可提高了材料的强度；为了使样品与气氛的碳交换达到平衡，至少需要2.5～3.5小时，达到平衡以后再增加补碳时间对提高材料的抗弯强度没有明显影响；在所有的影响因素中，WC总碳和烧结温度是影响合金性能的最重要因素。 工艺参数对材料微观组织影响的研究表明：一定的甲烷浓度对应着一个WC总碳值，当样品的实际WC总碳高于此值时样品产生脱碳反应，低于此值时产生增碳反应，且WC总碳越低，增碳趋势越明显。此外，通入气氛时间越长、甲烷浓度越大、WC总碳越低，烧结后样品晶粒长大就越明显。特别是对于超细低钴硬质合金，WC晶粒将通过烧结颈产生异常长大。基于烧结过程中碳扩散、烧结驱动力、烧结活化等动力学原理，本文对上述实验结果给出了合理的理论解释。机械科学研究院硕士学位论文摘要 通过上述研究，提出了烧结过程的优化工艺参数，明显提高了WC一10%Co材料的性能，抗弯强度平均可达3368MPa（最高可达3708MPa）、硬度可达92.8⁹3.4HRA、密度14.21¹4.32 g.cm一3，从而为该工艺的工业应用奠定了基础。