第１４卷专辑１

谭兴龙，等：火花等离子烧结技术制备的ＷＣ／Ｃｏ纳米硬质合金

观形貌见图１。不锈钢圆片采用１Ｃｒｌ８Ｎｉ９Ｔｉ。

圈１

ＷＣ／Ｃｏ复合粉末的ＳＥＭ像

（ａ）一复合粉末粒子的低倍ＳＥＭ像；

（ｂ）～粉末粒子的高倍ＳＥＭ像

１．２火花等离子烧结（ＳＰＳ）

采用ＳＰＳ３．２０一ＭＫ～Ｖ型火花等离子烧结设备，

在压力为３０ ＭＰａ，真空度小于０．１

Ｐａ的条件下烧

结，研究了ＹＧｌ５混合粉、ＹＧｌ０、ＹＧｌ２复合粉的

ＳＰＳ烧结样品的相对密度与烧结温度的关系，确定

了各种材料的烧结条件。

１．３硬质合金功能梯度材料设计

采用粉末烧结法制备了硬质合金功能梯度材

料，该材料共分４层，各层采用的粉末分别为：第１

层为不锈钢圆片，第２层为ＹＧｌ５（２肛ｍ），第３层

为ＹＧｌ２（１００ ｎｍ），第４层为ＹＧＩＯ（１００ ｎｍ）。这种

功能梯度材料具有成分梯度和晶粒尺寸梯度，硬质

合金功能梯度材料示意图见图２。

硬质合金功能梯度材料的烧结采用专门设计的

烧结模具，在高度方向产生温度梯度，变化范围为

ｌ ０００

１

３００℃，烧结条件为压力３０

ＭＰａ，真空度

小于０．１

Ｐａ。

厂—、＼．

＼、

／

＼

ＹＧｌ０

／

■Ｌ

ＹＧｌ２．—●

＼、

ＳＳ

／

图２硬质合金功能梯度材料示意图

析了原始粉末、ＳＰＳ烧结样品的形貌。检测了ＳＰＳ

烧结样品的密度；采用三点弯折法检测样品（５

ｍｍ

×５

ｍｍ×３０

ｒａｍ）的横向断裂强度；采用ＨＲｌ５０ＤＴ

型电动洛氏硬度计测试样品的硬度。

２结果与讨论

２．１起始烧结温度

该火花等离子烧结设备能显示起始烧结温度。

纳米粉末（ＹＧｌ２、ＹＧｌＯ）的起始烧结温度为７００℃

左右，而常规粉末（ＹＧｌ５）的起始烧结温度为９００

℃左右。起始烧结温度低，表明火花等离子烧结能

促进烧结过程，降低烧结温度。

２．２烧结温度、保温时间与相对密度的关系

烧结温度、保温时间与相对密度的关系见图３。

研究表明，纳米粉末ＹＧｌ２、ＹＧｌ０的烧结温度为

１

２００℃左右，保温时间２～３ ｒａｉｎ较合适，保温时

间过长对增加密度没有影响。常规粉末ＹＧｌ５的烧

结温度为１ ３００℃左右，也较其正常烧结温度

（１

３５０℃）低，表明火花等离子烧结能较大幅度地

降低烧结温度。

装

瑙
稍
靛

窭

保温时间／ｍｉｎ

１．４分析检测

采用ＡＭＲＡＹ

１８４５ＦＥ型场发射扫描电镜，分

圈３相对密度与保温时间的关系

　

　

万方数据