第14卷专辑1
中国有色金属学报
V01.1 4
Sl
The Chinese
Journal of
N011ferrous
Metals
2004年5月
May
2004
文章编号:1004—0609(2004)S1—0276—04
火花等离子烧结技术制备的WC/Co纳米硬质合金①
谭兴龙1,邱绍宇2,何文艳1,雷代富1,任大鹏1
(1.中国工程物理研究院,绵阳621900;2.中国核动力研究院,成都610041)
摘
要:研究了火花等离子烧结工艺与YGl0、YGl2两种纳米硬质合金性能的关系。然后采用火花等离子烧结
技术制备了硬质合金功能梯度材料,该材料由纳米WC/10%Co、纳米WC/12%Co、微米WC/15%Co混合粉以
及不锈钢圆片烧结而成。显微硬度压痕显示该材料各层间的应力较小。
关键词:火花等离子烧结;WC/Co硬质合金;功能梯度材料
WC/Co
nano
hardmetal materials made
by
spark
plasma
sintering technology
TAN Xing—lon91,QIU Shao—yu2,HE
Wen—yanl,LEI
Dai—ful,REN Da—pen91
(1.Chinese Academy of Engineering and
Physics,Mianyang
621900,China;
2.Nuclear
Power Institute
of China,Chengdu
61004
1,China)
Abstract:The density,hardness and fracture toughness of YGl0,YGl2
nano
hardmetals prepared by different
spark plasma sintering
processes
were measured.A functionally graded
material(FGM)was
also produced by spark
plasma sintering technology(SPS)。and
sintering
powders of
nano
wc/10%Co,nano wc/lz%Co,micro WC/15%
Co and disk of stainless steel.The SPS processing led
to
FGM
free of internal
stress,which was measured using
Vickers indentations.
Key words:spark plasma
sintering;WC/Co
hardmetal;functionally graded materials
硬质合金,如WC/Co系合金,由于具有优良
的耐磨性和较高的硬度和强度,已被广泛应用于切
削工具等。对WC/Co系合金而言,合金的强度与
Wc晶粒之间的平均自由程有关。为提高合金的强
度,常可增加其钴含量或增大WC晶粒,这种方法
虽然可以提高合金的强度,但会降低合金的耐磨性
和硬度。最近的一些研究‘1-5]表明,采用纳米wc/
Co粉末制备纳米或超细硬质合金,不仅可以提高
合金的强度,而且可以提高合金的硬度和耐磨性。
纳米材料制备的关键在于如何保持原始粉末的
纳米结构。火花等离子烧结技术由于具有一些与常
规烧结方法不同的特点,在纳米材料烧结领域正得
到广泛的应用。火花等离子烧结技术采用脉冲电流
加热,在烧结过程中,纳米颗粒之间产生等离子
体,从而激活纳米颗粒的表面,有利于消除表面氧
化物的影响,降低烧结温度。同时该工艺中升降温
速度快,烧结时间短,有利于保留纳米尺寸和亚稳
定结构。因此,等离子烧结技术特别适用于纳米材
料的烧结。本文作者采用火花等离子烧结技术,制
备了硬质合金和硬质合金功能梯度材料,并研究了
材料的组织和力学性能。
1
实验
1.1原始粉末
YGl5粉末为费氏粒度2弘m左右的常规WC、
Co复合粉末。YGl2、YGIO为采用喷雾干燥转换
法制备的WC、Co复合粉,由100弘m左右的粉末
复合成20/,m左右的颗粒,粉末的流动性好,其微
①作者简介:谭兴龙(1967一),男,高级工程师.
通讯作者:谭兴龙,高级工程师;电话:0816-3625649;E—mail:xinglongtan@hotmail.com
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