硬質(zhì)合金刀具材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展思路【深度解讀】

1、硬質(zhì)合金刀具材料的研究現(xiàn)狀 與發(fā)展思路【深度解讀】硬質(zhì)合金刀具材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展思路內(nèi)容來(lái)源網(wǎng)絡(luò)，由“深圳機(jī)械展（11萬(wàn)1100 多家展商，超10萬(wàn)觀眾）”收集整理！更多cnc加工中心、車銃磨鉆床、線切割、數(shù)控 刀具工具、工業(yè)機(jī)器人、非標(biāo)自動(dòng)化、數(shù)字化無(wú) 人工廠、精密測(cè)量、數(shù)控系統(tǒng)、3D打印、激光 切割、鎖金沖壓折彎、精密零件加工等展示，就 在深圳機(jī)械展.材料、結(jié)構(gòu)和幾何形狀是決定刀具切削性能的 三要素，其中刀具材料的性能起著關(guān)鍵性作 用。國(guó)際生產(chǎn)工程學(xué)會(huì)（CIRP）在一項(xiàng)研究報(bào)告 中指出：“由于刀具材料的改進(jìn)，允許的切削 速度每隔10年幾乎提高一倍”。刀具材料已 從20世紀(jì)初的高速鋼、硬質(zhì)

2、合金發(fā)展到現(xiàn)在 的高性能陶瓷、超硬材料等，耐熱溫度已由 500 600 C提高到1200 C以上，允許切 削速度已超過(guò)1000m/min,使切削加工生產(chǎn)率在不到100年時(shí)間內(nèi)提高了 100多倍。因 此可以說(shuō)，刀具材料的發(fā)展歷程實(shí)際上反映了 切削加工技術(shù)的發(fā)展史。常規(guī)刀具材料的基本性能1）高速鋼1898 年由美國(guó)機(jī)械工程師泰勒 （F.W.Taylor） 和冶金工程師懷特（M.White） 發(fā)明的高速鋼 至今仍是一種常用刀具材料。高速鋼是一種加 入了較多 W、Mo、Cr、V等合金元素的高合 金工具鋼，其含碳量為 0.7% 1.05% 。高 速鋼具有較高耐熱性）其切削溫度可達(dá)600 C,與碳素工具鋼

3、及合金工具鋼相比，其 切削速度可成倍提高。高速鋼具有良好的韌性 和成形性，可用于制造幾乎所有品種的刀具， 如絲錐、麻花鉆、齒輪刀具、拉刀、小直徑銃 刀等。但是，高速鋼也存在耐磨性、耐熱性較 差等缺陷，已難以滿足現(xiàn)代切削加工對(duì)刀具材 料越來(lái)越高的要求；此外，高速鋼材料中的一 些主要元素（如鴇）的儲(chǔ)藏資源在世界范圍內(nèi)日 漸枯竭，據(jù)估計(jì)其儲(chǔ)量只夠再開(kāi)采使用40 60年，因此高速鋼材料面臨嚴(yán)峻的發(fā)展危 機(jī)。2）陶瓷與硬質(zhì)合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、 紅硬性和耐磨性。因此，加工鋼材時(shí)，陶瓷刀 具的耐用度為硬質(zhì)合金刀具的10 20倍，其紅硬性比硬質(zhì)合金高 2 6倍，且化學(xué)穩(wěn) 定性、抗氧化能力等均優(yōu)于

4、硬質(zhì)合金。陶瓷材 料的缺點(diǎn)是脆性大、橫向斷裂強(qiáng)度低、承受沖 擊載荷能力差，這也是近幾十年來(lái)人們不斷對(duì) 其進(jìn)行改進(jìn)的重點(diǎn)。陶瓷刀具材料可分為三大類：氧化鋁基陶 瓷。通常是在 A12O3基體材料中加入 TiC、 WC、ZiC、TaC、ZrO2等成分，經(jīng)熱壓制成 復(fù)合陶瓷刀具，其硬度可達(dá) 93 95HRC ,為提高韌性，常添加少量 Co、Ni等金屬。 氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷為 Si3N4+TiC+Co 復(fù)合陶瓷，其韌性高于氧化 鋁基陶瓷，硬度則與之相當(dāng)。氮化硅一氧化 鋁復(fù)合陶瓷。又稱為賽阿龍 (Sialon)陶瓷，其 化學(xué)成分為77%Si3N4+13%Al2O3,硬度可達(dá)1800HV ,抗

5、彎強(qiáng)度可達(dá)1.20GPa ,最適 合切削高溫合金和鑄鐵。3)金屬陶瓷金屬陶瓷與由 WC構(gòu)成的硬質(zhì)合金不同，主要 由陶瓷顆粒、TiC和TiN、粘結(jié)劑Ni、Co、 Mo等構(gòu)成。金屬陶瓷的硬度和紅硬性高于硬 質(zhì)合金，低于陶瓷材料；其橫向斷裂強(qiáng)度大于 陶瓷材料，小于硬質(zhì)合金；化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧 化性好，耐剝離磨損，耐氧化和擴(kuò)散，具有較 低的粘結(jié)傾向和較高的刀刃強(qiáng)度。金屬陶瓷刀具的切削效率和工作壽命高于硬 質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金刀具，加工出的工件表 面粗糙度??；由于金屬陶瓷與鋼的粘結(jié)性較 低，因此用金屬陶瓷刀具取代涂層硬質(zhì)合金刀 具加工鋼制工件時(shí)，切屑形成較穩(wěn)定，在自動(dòng) 化加工中不易發(fā)生長(zhǎng)切屑纏繞現(xiàn)象，零件

6、棱邊 基本無(wú)毛刺。金屬陶瓷的缺點(diǎn)是抗熱震性較 差，易碎裂，因此使用范圍有限。4)超硬材料人造金剛石、立方氮化硼(CBN)等具有高硬度 的材料統(tǒng)稱為超硬材料。金剛石是世界上已知 的最硬物質(zhì)，并具有高導(dǎo)熱性、高絕緣性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高溫半導(dǎo)體特性等多種優(yōu)良性 能，可用于鋁、銅等有色金屬及其合金的精密 加工，特別適合加工非金屬硬脆材料。1955年，美國(guó)GE公司采用高溫高壓法成功合成了 人造金剛石，1966年又研制出人造聚晶金剛 石復(fù)合片（PCD）,自此人造金剛石作為一類新 型刀具材料得到迅速發(fā)展。但由于金剛石中的 碳在高溫下易與鐵元素作用而迅速溶解，因此 金剛石刀具不適合加工鐵基合金，從而大大限 制

7、了金剛石在金屬切削加工中的應(yīng)用。立方氮化硼（CBN）是硬度僅次于金剛石的超 硬材料。雖然 CBN的硬度低于金剛石，但其 氧化溫度高達(dá)1360 C,且與鐵磁類材料具有 較低的親和性。因此，雖然目前CBN還是以燒結(jié)體形式進(jìn)行制備，但仍是適合鋼類材料切 削、具有高耐磨性的優(yōu)良刀具材料。由于CBN具有高硬度、高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu) 異性能，因此特別適合加工高硬度、高韌性的 難加工金屬材料。如采用 CBN可轉(zhuǎn)位刀片干 式精車淬硬齒輪，每個(gè)齒輪的加工成本可降低 60% ;采用配裝球形 CBN刀片的立銃刀精銃 大型硬質(zhì)磨具，磨削時(shí)間可比傳統(tǒng)工藝減少 80%。 CBN材料的不足之處是韌性較差的問(wèn) 題尚待

8、解決。5）硬質(zhì)合金施質(zhì)合金由Schroter 于1926年首先發(fā)明經(jīng)過(guò)幾十年的不斷發(fā)展，硬質(zhì)合金刀具的硬度 已達(dá)9893HRA ,在1000 C的高溫下仍 具有較好的紅硬性，其耐用度是高速鋼刀具的 幾十倍。硬質(zhì)合金是由 WC、TiC、TaC、NbC、VC等 難熔金屬碳化物以及作為粘結(jié)劑的鐵族金屬 用粉末冶金方法制備而成。與高速鋼相比，它 具有較高的硬度、耐磨性和紅硬性；與超硬材 料相比，它具有較高的韌性。由于硬質(zhì)合金具 有良好的綜合性能，因此在刀具行業(yè)得到了廣 泛應(yīng)用，目前國(guó)外 90%以上的車刀、55%以 上的銃刀均采用硬質(zhì)合金材料制造。硬質(zhì)合金牌號(hào)通?？煞譃槿悾篩G類(WC-Co類)：該類

9、硬質(zhì)合金制造的刀具具有 較好的韌性、耐磨性、導(dǎo)熱性等，主要用于加 工鑄鐵、有色金屬和非金屬。 YT類 (WC-TiC-Co 類)：由于材料中加入了 TiC, 使材料的硬度和耐磨性有所提高，但抗彎剛度 有所降低。該類硬質(zhì)合金具有高硬度和高耐熱 性，抗粘結(jié)、抗氧化能力較好，適用于加工鋼 材，切削時(shí)刀具磨損小，耐用度較高。 YW 類(WC-TiC-TaC-Co 類)：在YT材料中加入 TaC是為了提高刀具的強(qiáng)度、韌性和紅硬性。 該類硬質(zhì)合金材料具有很高的高溫硬度、高溫 強(qiáng)度和較強(qiáng)的抗氧化能力，特別適于加工各種 高合金鋼、耐熱合金和各種合金鑄鐵。雖然近年來(lái)各種新型刀具材料層出不窮，但在 今后相當(dāng)長(zhǎng)一段

10、時(shí)間內(nèi)，硬質(zhì)合金刀具仍將廣 泛應(yīng)用于切削加工，因此需要研究開(kāi)發(fā)新的材料制備技術(shù)，進(jìn)一步改善和提高硬質(zhì)合金刀具 材料的切削性能。硬質(zhì)合金刀具材料的研究現(xiàn)狀由于硬質(zhì)合金刀具材料的耐磨性和強(qiáng)韌性不 易兼顧，因此使用者只能根據(jù)具體加工對(duì)象和 加工條件在眾多硬質(zhì)合金牌號(hào)中選擇適用的 刀具材料，這給硬質(zhì)合金刀具的選用和管理帶 來(lái)諸多不便。為進(jìn)一步改善硬質(zhì)合金刀具材料 的綜合切削性能，目前的研究熱點(diǎn)主要包括以 下幾個(gè)方面：1）細(xì)化晶粒通過(guò)細(xì)化硬質(zhì)相晶粒度、增大硬質(zhì)相晶間表面 積、增強(qiáng)晶粒間結(jié)合力，可使硬質(zhì)合金刀具材 料的強(qiáng)度和耐磨性均得到提高。當(dāng)WC晶粒尺 寸減小到亞微米以下時(shí)，材料的硬度、韌性、 強(qiáng)度、耐

11、磨性等均可提高，達(dá)到完全致密化所 需溫度也可降低。普通硬質(zhì)合金晶粒度為3 5 m ,細(xì)晶粒硬質(zhì)合金晶粒度為1 1.5m（微米級(jí)），超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金晶粒度可達(dá) 0.5 m以下（亞微米、納米級(jí)）。超細(xì)晶粒硬質(zhì) 合金與成分相同的普通硬質(zhì)合金箱比，硬度可 提高2HRA 以上，抗彎強(qiáng)度可提高 600 800MPa 。常用的晶粒細(xì)化工藝方法主要有物理氣相沉 積法、化學(xué)氣相沉積法、等離子體沉積法、機(jī) 械合金化法等。等徑側(cè)向擠壓法（ECAE）是一種 很有發(fā)展前途的晶粒細(xì)化工藝方法。該方法是 將粉體置于模具中，并沿某一與擠壓方向不同（也不相反）的方向擠出，且擠壓時(shí)的橫截面積 不變。經(jīng)過(guò)ECAE工藝加工的粉體晶粒

12、可明顯 細(xì)化。由于上述晶粒細(xì)化工藝方法仍不夠成熟，因此 在硬質(zhì)合金燒結(jié)過(guò)程中納米晶粒容易瘋長(zhǎng)成 粗大晶粒，而晶粒普遍長(zhǎng)大將導(dǎo)致材料強(qiáng)度下 降，單個(gè)的粗大 WC晶粒則常常是引起材料斷 裂的重要因素。另一方面，細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的 價(jià)格較為昂貴，對(duì)其推廣應(yīng)用也起到一定制約 作用。2）涂層硬質(zhì)合金在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，通過(guò)CVD（化學(xué)氣相沉積）、PVD（物理氣相沉積）、HVOF（HighVelocity Oxy-Fuel ThermalSpraying）等方法涂覆一層很薄的耐磨金屬化 合物，可使基體的強(qiáng)韌性與涂層的耐磨性相結(jié) 合而提高硬質(zhì)合金刀具的綜合性能。涂層硬質(zhì) 合金刀具具有良好的耐磨性和耐熱

13、性，特別適 合高速切削；由于其耐用度高、通用性好，用 于小批量、多品種的柔性自動(dòng)化加工時(shí)可有效 減少換刀次數(shù)，提高加工效率；涂層硬質(zhì)合金 刀具抗月牙洼磨損能力強(qiáng)，刀具刃形和槽形穩(wěn) 定，斷屑效果及其它切削性能可靠，有利于加 工過(guò)程的自動(dòng)控制；涂層硬質(zhì)合金刀具的基體 經(jīng)過(guò)鈍化、精化處理后尺寸精度較高，可滿足 自動(dòng)化加工對(duì)換刀定位精度的要求。上述特點(diǎn) 決定了涂層硬質(zhì)合金刀具特別適用于FMS、CIMS（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等自動(dòng)化加工設(shè) 備。但是，采用涂層方法仍未能根本解決硬質(zhì)合金 基體材料韌性和抗沖擊性較差的問(wèn)題。3）表面、整體熱處理和循環(huán)熱處理對(duì)強(qiáng)韌性較好的硬質(zhì)合金表面進(jìn)行滲氮、滲硼 等處理）可有

14、效提高其表面耐磨性。對(duì)耐磨性 較好但強(qiáng)韌性較差的硬質(zhì)合金進(jìn)行整體熱處 理，可改變材料中的粘結(jié)成分與結(jié)構(gòu)，降低 WC硬質(zhì)相的鄰接度，從而提高硬質(zhì)合金的強(qiáng) 度和韌性。利用循環(huán)熱處理工藝緩解或消除晶 界間的應(yīng)力，可全面提高硬質(zhì)合金材料的綜合 性能。4）添加稀有金屬在硬質(zhì)合金材料中添加 TaC、NbC等稀有金 屬碳化物，可使添加物與原有硬質(zhì)相 WC、TiC 結(jié)合形成復(fù)雜固溶體結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步強(qiáng)化硬 質(zhì)相結(jié)構(gòu)，同時(shí)可起到抑制硬質(zhì)相晶粒長(zhǎng)大、 增強(qiáng)組織均勻性等作用，對(duì)提高硬質(zhì)合金的綜 合性能大有益處。在ISO標(biāo)準(zhǔn)的P、K、M類 硬質(zhì)合金牌號(hào)中，均有這種添加了Ta（Nb）C的硬質(zhì)合金（尤以M類牌號(hào)中較多）。

15、5）添加稀土元素在硬質(zhì)合金材料中添加少量鉉等稀土元素，可 有效提高材料的韌性和抗彎強(qiáng)度，耐磨性亦有 所改善。這是因?yàn)橄⊥猎乜蓮?qiáng)化硬質(zhì)相和粘 結(jié)相，凈化晶界，并改善碳化物固溶體對(duì)粘結(jié) 相的潤(rùn)濕性。添加稀土元素的硬質(zhì)合金最適合 粗加工牌號(hào)，亦可用于半精加工牌號(hào)。此外， 該類硬質(zhì)合金在礦山工具、頂錘、拉絲模等硬 質(zhì)合金工具中亦有廣闊應(yīng)用前景。我國(guó)稀土資 源豐富，在硬質(zhì)合金中添加稀土元素的研究也 具有較高水平。硬質(zhì)合金刀具材料的發(fā)展思路應(yīng)用晶須增韌補(bǔ)強(qiáng)、納米粉復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)全面 提高硬質(zhì)合金刀具材料的硬度、韌性等綜合性 能，是硬質(zhì)合金刀具材料研究今后發(fā)展的重要 方向。1）晶須增韌補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)a.增韌機(jī)理由

16、于硬質(zhì)合金刀具材料的斷裂韌性欠佳，因此 很難應(yīng)用于一些對(duì)刀具韌性要求較高的加工 場(chǎng)合（如微型深孔鉆削等）。解決這一問(wèn)題的一 種有效方法是使用晶須增韌補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。加入硬質(zhì)合金材料中的晶須能吸收裂紋擴(kuò)展 的能量，吸收能量的大小則由晶須與基體的結(jié) 合狀態(tài)決定。晶須增韌機(jī)制主要表現(xiàn)為：晶 須拔出增韌：晶須在外界負(fù)載作用下從基質(zhì)中 拔出時(shí)，因界面摩擦而消耗掉一部分外界負(fù)載 能量，從而達(dá)到增韌目的，其增韌效果受晶須 與界面滑動(dòng)阻力的影響。晶須與基體界面之間 必須有足夠的結(jié)合力，以使外界負(fù)載能有效傳 遞給晶須，但該結(jié)合力又不能太大，以便保持足夠的拔出長(zhǎng)度。裂紋偏轉(zhuǎn)增韌：當(dāng)裂紋尖 端遇到彈性模量大于基質(zhì)的第二相

17、時(shí)，裂紋將 偏離原來(lái)的前進(jìn)方向，沿兩相界面或在基質(zhì)內(nèi) 擴(kuò)展。由于裂紋的非平面斷裂比平面斷裂具有 更大的斷裂表面，因此可吸收更多外界能量， 從而起到增韌作用。在基質(zhì)內(nèi)加入高彈性模量 的晶須或顆粒均可引起裂紋偏轉(zhuǎn)增韌機(jī)制。 晶須橋接增韌：當(dāng)基質(zhì)斷裂時(shí)，晶須可承受外 界載荷并在斷開(kāi)的裂紋面之間起到橋梁連接 作用。橋接的晶須可對(duì)基質(zhì)產(chǎn)生使裂紋閉合的 力，消耗外界載荷做功，從而提高材料韌性。b.晶須的選用及添加方式目前常用的晶須材料主要有 SiC、TiC、TiB2、 A12O3、MgO、氮化硼、莫來(lái)石等。但研究 重點(diǎn)應(yīng)放在單晶SiC晶須材料上，這是由于 SiC本身具有良好的抗熱震性以及纖維狀（針狀）Si

18、C粉末體較易獲得。SiC晶須的添加方式主要有兩種：外加晶須 方式：將一定量的SiC粉末加入以氧化物、氮 化物等為基體的粉末材料中，通過(guò)制造加工獲 得晶須增韌制品。這種方式目前使用較廣泛。合成晶須方式：將粉末基體與SiO2、碳黑、燒結(jié)助劑等混合后，在一定溫度和壓力下合成 SiCw晶須，然后通過(guò)制造加工獲得晶須增韌 制品。這種方法目前尚在進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)之 中。一般選用SiCw晶須的直徑范圍為 0.01 3 pm ,長(zhǎng)度范圍為0.1300 pm ,晶 須的長(zhǎng)徑比取值為10 , SiCw晶須添加量為5% 40%。我國(guó)目前使用的 SiCw晶須特 性見(jiàn)表1。c.晶須的取向與含量晶須增韌硬質(zhì)合金材料熱壓成形

19、后，晶須的分 布呈現(xiàn)出明顯的方向性，在不同方向上因晶須 取向不同而表現(xiàn)出不同的增韌效果。因此，在 制造硬質(zhì)合金刀片時(shí)應(yīng)考慮晶須取向?qū)Φ毒?切削性能的影響。此外，WC-Co-SiCw 材料中的晶須含量不同，其增韌效果也有較大差 異。如晶須含量過(guò)多，會(huì)因燒結(jié)困難而難以獲 得致密度高的材料組織，從而影響硬質(zhì)合金材 料強(qiáng)度；如晶須含量過(guò)少，則晶須增韌效果不 明顯，材料斷裂韌性提高有限，晶須可能非但 起不到增韌作用，反而成為多余夾雜物甚至缺 陷源。因此，存在一個(gè)最佳晶須配比，按此配 比添加晶須，不僅可獲得致密度高的材料，而 且外載能通過(guò)界面?zhèn)鹘o晶須，有效實(shí)現(xiàn)晶須的 增韌作用。為達(dá)此目的，應(yīng)根據(jù)刀具損壞方

20、式 的不同，分別優(yōu)選出具有不同晶須含量和不同 晶須取向的WC-Co-SiCw 刀具進(jìn)行切削加 工，以充分實(shí)現(xiàn)這種刀具材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)作 用。2）納米復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)a.強(qiáng)化機(jī)理納米技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展迅速的一門(mén)新興技術(shù)。當(dāng)材料的晶粒尺寸達(dá)到納米級(jí)，就會(huì)產(chǎn)生許多 特異性能。由于納米材料具有較大界面，界面 上的原子排列相當(dāng)混亂，在外力變形條件下極 易遷移，因此使材料表現(xiàn)出良好的韌性與延展 性。納米刀具材料的顯微結(jié)構(gòu)物相具有納米級(jí) 尺度，由于尺寸效應(yīng)的作用，晶界面積增大， 抗裂紋擴(kuò)張阻力提高，從而可獲得優(yōu)異的力學(xué) 性能（如斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度、硬度等 ），表現(xiàn) 出良好的切削性能。由于生產(chǎn)工藝不成熟、價(jià)格昂貴以及

21、燒結(jié)過(guò)程 中納米晶粒容易發(fā)生瘋長(zhǎng)等原因，迄今世界上 還沒(méi)有一家公司實(shí)現(xiàn) 100nm粒度硬質(zhì)合金材 料的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。因此，納米硬質(zhì)合金材 料的工業(yè)化應(yīng)用還有待時(shí)日。但是人們發(fā)現(xiàn)， 在細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體中加入納米顆粒，也可 使硬質(zhì)合金基體材料的硬度、韌性等綜合性能 有較大提高。因此，采用納米復(fù)合強(qiáng)化是改善 細(xì)晶粒硬質(zhì)合金材料性能的有效途徑。納米復(fù)合強(qiáng)化機(jī)理主要是因?yàn)閺浬⒃谟操|(zhì)合 金基體材料中的納米顆粒具有彌散增韌作用。 當(dāng)在基質(zhì)材料中加入高彈性模量的第二相粒 子（納米顆粒）后，這些粒子在基質(zhì)材料受到拉 伸作用時(shí)將阻止橫向截面收縮，而要達(dá)到與基 體相同的橫向收縮，就則增大縱向拉應(yīng)力，這 樣就可使

22、材料消耗更多能量，起到增韌效果。 同時(shí)，高彈性模量顆粒對(duì)裂紋可起到“釘扎” 作用，使裂紋發(fā)生偏轉(zhuǎn)、繞道，從而耗散裂紋 前進(jìn)的動(dòng)力，起到增韌作用。此外，彌散在硬 質(zhì)合金基體材料中的納米顆?？梢种朴操|(zhì)合金晶粒在燒結(jié)過(guò)程中的長(zhǎng)大，綜合提高硬質(zhì)合 金材料的機(jī)械性能。b.抑制劑的選擇制備納米復(fù)合細(xì)晶粒硬質(zhì)合金時(shí)，一個(gè)重要問(wèn) 題是在燒結(jié)過(guò)程中如何抑制晶粒的長(zhǎng)大。細(xì)晶 粒硬質(zhì)合金在燒結(jié)時(shí)極易快速長(zhǎng)大，晶粒長(zhǎng)大 會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降，單個(gè)的粗大WC晶粒常 常是硬質(zhì)合金發(fā)生斷裂的重要誘因。通過(guò)添加 抑制劑能有效阻止燒結(jié)過(guò)程中WC晶粒的長(zhǎng)大,而消除WC晶粒局部長(zhǎng)大的關(guān)鍵在于抑制 劑的均勻分布。晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象主要發(fā)生在

23、WC的溶解沉淀過(guò)程中，即WC溶解在液相中并沉 淀在較大 WC晶體上而導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大。 抑制劑 可抑制晶粒長(zhǎng)大的一個(gè)重要機(jī)理在于加入抑 制劑可降低 WC在粘結(jié)相中的溶解度，使WC 晶粒的溶解一析出機(jī)制受到阻礙，從而破壞晶粒長(zhǎng)大的條件；同時(shí)，加入的抑制劑可沉積在 WC晶粒的活化長(zhǎng)大晶粒上，從而阻止晶粒進(jìn) 一步長(zhǎng)大。通常用于控制WC晶粒長(zhǎng)大的抑制劑有 VC、 Cr3C2等，此外，添加的難溶碳化物還有 TiC、 ZrC、NbC、Mo2、HfC、TaC 等。圖 1 所示 為制備 WC-X-20%Co（X 為添加的碳化物）硬 質(zhì)合金時(shí)（1400 C下燒結(jié)1小時(shí)）WC的平均 晶粒度與各種碳化物單獨(dú)添加量之間的關(guān)系。由圖可見(jiàn)，各種碳化物抑制劑控制 WC