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高性能和高稳定性硬质合金一直是学者们研究的热点,采用稀土元素增强硬质合金性能是有效手段之一。本文探索了稀土中间产物在钨冶金过程引入的方法,在仲钨酸铵（APT）阶段添加一定量的Ce、Y元素,系统研究含稀土APT煅烧、氧化钨氢还原、钨粉碳化和硬质合金烧结等过程中样品组织和性能的变化规律。同时,探讨了稀土元素（Ce、Y）在富钙原料制备硬质合金制备过程的影响及其作用机理,以期为如何用杂质元素含量高的钨原料制备质量合格的硬质合金提供实验理论基础和推广稀土在硬质合金中的应用提供实验依据。本研究获得的主要结论如下:1.稀土Ce能细化WO3颗粒并以Ce4W9O33相存在WO3-Ce复合粉中。在氧化钨氢还原过程中,Ce4W9O33被还原成Ce2（WO4）3和Ce2W2O9,富Ce相分布在钨颗粒内部和外部影响其形核和长大,得到酸枣糕模型的细钨粉;其细化机理是WO3-Ce组织遗传特性和富Ce相提高钨的异质形核数量、抑制钨颗粒的“挥发-沉积”长大及阻碍钨颗粒的晶界迁移长大。碳化时Ce2（WO4）3和Ce2W2O9进一步转化为Ce2WO6,制得平均粒径为0.39μm的超细WC-1%Ce复合粉末。用该复合粉可制得平均晶粒为0.87μm的细晶YG6-1%Ce硬质合金,其致密度、抗弯强度及断裂韧性分别为99.4%、2166 MPa和11.7 MPa·m1/2。与YG6合金相比,这三者分别提高0.3%、4.8%和4.5%。YG6-1%Ce合金强度的提高主要与细晶强化和穿晶断裂有关。2.稀土Y能细化WO3颗粒并以Y2WO6相存在WO3-Y复合粉中。在氧化钨氢还原过程中,Y2WO6相未发生相变,富Y相形成类似于堡垒状的外部围垒和经络状内部港巷的“Y垒效应”。分布在钨颗粒周围Y2WO6既抑制钨颗粒的“挥发-沉积”长大又阻碍钨颗粒的晶界迁移长大;更重要的是Y垒效应既可阻碍WO2（OH）2气体的化学气相迁移又可把钨颗粒限制在独立狭小的有限空间中生长;再加上WO3-Y的组织遗传特性,Y能显著细化钨粉。碳化时Y2WO6部分转化为Y15C19和尺寸细小的WC,Y会加重细碳化钨粉团聚现象,制得平均粒径为0.34μm的超细WC-1%Y复合粉末。用该复合粉可制得平均晶粒为0.75μm的细晶YG6-1%Y硬质合金,其致密度、显微维氏硬度、抗弯强度及断裂韧性分别为99.7%、16.7 GPa、2458 MPa和12.2 MPa·m1/2,与YG6合金相比,分别提高0.6%、1.2%、19.0%和8.9%。YG6-1%Y合金强度的提高主要与细晶强化、穿晶断裂、界面强化和富Y相演变有关。3.富Ca相分布在钨颗粒内部和外部影响其形核和长大,制得酸枣糕模型的细钨粉,碳化后团聚现象加重,所制得的YG6-1%Ca合金各项性能大幅度降低,强度降低主要与晶界弱化和界面弱化有关。Ca+Ce能细化WO3颗粒并以CaWO4、Ce4W9O33和Ce2W2O9相存在WO3-Ca+Ce复合粉中。在氧化钨氢还原过程中,“Ce垒效应”有效抑制富Ca相对钨粉的有害影响,获得形貌正常的钨粉。富Ca相以CaWO4相形式存在W粉中,富Ce相以Ce2（WO4）3和Ce2W2O9相形式存在W粉中。碳化时富Ce相和富Ca相发生交互作用产生Ce0.9Ca0.1O1.9新相,部分CaWO4转化为CaC2。利用WC-0.1%Ca+0.9%Ce复合粉末制备出平均晶粒为0.90μm的硬质合金,与YG6-0.1%Ca合金相比,其显微维氏硬度、抗弯强度及断裂韧性分别提高1.3%、6.6%和4.5%。YG6-0.1%Ca+0.9%Ce合金强度的提高主要与Ce垒效应和Ce0.9Ca0.1O1.9、Ce2WO6有关。4.Ca+Y能细化WO3颗粒并以CaWO4和Y2WO6相存在WO3-Ca+Y复合粉中。在氧化钨氢还原过程中,“Y垒效应”有效抑制富Ca相对钨粉的有害影响,获得形貌正常的钨粉。富Ca相以CaWO4相形式存在W粉中,富Y相以Y2WO6相形式存在W粉中。碳化时富Y相和富Ca相未发生交互作用生成新相,CaWO4转化为CaC2,部分Y2WO6被还原成Y15C19,Ca+Y能细化碳化钨粉。利用WC-0.01%Ca+0.09%Y复合粉末可制备出平均晶粒为0.87μm的硬质合金,其显微维氏硬度、抗弯强度及断裂韧性分别为16.5 GPa、2200 MPa和11.5 MPa·m1/2,与YG6-0.1%Ca合金相比,这三个性能分别增加3.0%、19.6%和3.6%;与YG6合金相比,后两个性能分别增加6.5%和2.7%。YG6-0.01%Ca+0.09%Y合金强度的提高主要与Y垒效应、界面强化、细晶强化和Y15C19、Y2WO6有关。稀土Ce能提高硬质合金性能的稳定性,稀土Y能更大程度上提高硬质合金力学性能。Ca含量范围在0.1%以下时,利用稀土Ce或Y均能制得质量合格的YG6硬质合金;Ca含量范围在0.01%之内时,利用稀土Y能制得YG6合金性能超过了纯YG6硬质合金。稀土在富钙原料制备硬质合金中的应用效果良好,特别是为白钨矿直接生产WC奠定基础。