第4期 史留勇等：烧结工艺对脱β层梯度硬质合金梯度结构的影响 ·467· 初始钴含量较低时，达到致密化所需的烧结温度较 [3]Schwarzkopf M.Exner H E.Fischmeister H F,et al.Kinetics of 高，如果实际烧结温度较低，液相体积分数很小，不 compositional modification of W.Ti)C-WC-Co alloy surface. Mater Sci Eng A.1988,105/106:225 利于元素的扩散迁移的进行，所以不易形成脱B [4]Zhang W Z.Gao H Y,Liu Y.Research and development of the 层.据此可以推断：当钴含量更低时，在一定温度下 binder gradient cemented carbides.Mater Rev.2006,20(11):62 液相体积分数就更小，当在基体中不能形成连通的 (张武装，高海燕，刘咏.粘结相梯度结构硬质合金的研究现 液相通道时，元素的扩散会受到固相颗粒的强烈阻 状.材料导报.2006.20(11)：62) 碍，更难形成脱B层 [5]Feng P.He Y H.Xiao Y F.et al.Advance in functionally graded cemented carbides with cubic carbide free layer.Chin I Nonferrous 3结论 Met.2007.17(8):1221 (丰平，贺跃辉，肖逸锋，等.表面无立方相层功能梯度硬质合 (1)采用一步烧结法，对于几种不同成分的合金 金的研究进展.中国有色金属学报，2007,17(8)：1221) 样品均制备出了表面含脱β层的梯度结构硬质合金。 [6]Ekroth M.Frykholm R.Lindholm M.et al.Gradient zones in WC- (2)结构及成分分析表明，脱B层既是一个缺 Ti(C.N)Co-based cemented carbides:experimental study and 立方相层，同时也是一个富钴层. computer simulations.Acta Mater,2000.48(9):2177 [7]Frykholm R.Andren H O.Development of the microstructure dur- (3)随着烧结温度的提高和保温时间的延长， ing gradient sintering of a cemented carbide.Mater Chem Phys, 脱阝层的厚度均明显增大，并且脱阝层的厚度与保 2001,67:203 温时间的平方根基本呈线性关系 [8]Zhang WZ.Liu Y.He Y H.et al.Effect of cobalt content on the (4)在同样的烧结工艺条件下，脱B层的厚度 gradient structure and properties of gradient cemented carbides. 随着钴含量的增加而增大，随Ti(C,N)含量的增加 China Tungsten Ind.2004.19(6):34 (张武装，刘咏，贺跃辉，等.C0含量对硬质合金梯度结构和性 而减小. 能的影响.中国钨业，2004,19(6)：34) [9]Cai J.Feng P.He Y H.The effect of sintering process on micro- 参考文献 structure and thickness of graded layer of functionally graded ce- [1]Chen L,Wu E X.Wang S Q,et al.Formation mechanism of sur- mented carbides.Cem Carbide,2007,24(2):91 face ductile zones in WC-Ti(C.N)Co gradient cemented car- (蔡俊，丰平，贺跃辉.烧结工艺对梯度结构硬质合金梯度层 bide.I Cent South Univ Sci Technol,2006.37(4):650 组织和厚度的影响.硬质合金，2007,24(2)：91) (陈利，吴恩熙，王社权，等.WC-T(C,N)-Co梯度硬质合金 [10]Xiong J.Guo Z X,Yang M,et al.Effect of ultra-fine TiCo.s Nas 表面韧性区的形成机理.中南大学学报：自然科学版，2006,37 on the microstructure and properties of gradient cemented car- (4):650) bide.J Mater Process Technol,2009,209(12/13):5293 [2]Suzuki H,Hayashi K.Taniguchi Y.Beta-free layer formed near [11]Frykholm R.Jansson B.Andren H O.The influence of carbon the surface of vacuum-sintered WC-beta-Co alloys containing nitro- content on formation of carbo-nitride free surface layers in cemen- gen.Trans Jpn Inst Met,1981.22(11):758 ted carbides.Int J Refract Met Hard Meter,2002.20(5/6):345第 4 期 史留勇等: 烧结工艺对脱 β 层梯度硬质合金梯度结构的影响 初始钴含量较低时，达到致密化所需的烧结温度较 高，如果实际烧结温度较低，液相体积分数很小，不 利于元素的扩散迁移的进行，所以不易形成脱 β 层． 据此可以推断: 当钴含量更低时，在一定温度下 液相体积分数就更小，当在基体中不能形成连通的 液相通道时，元素的扩散会受到固相颗粒的强烈阻 碍，更难形成脱 β 层． 3 结论 ( 1) 采用一步烧结法，对于几种不同成分的合金 样品均制备出了表面含脱 β 层的梯度结构硬质合金． ( 2) 结构及成分分析表明，脱 β 层既是一个缺 立方相层，同时也是一个富钴层． ( 3) 随着烧结温度的提高和保温时间的延长， 脱 β 层的厚度均明显增大，并且脱 β 层的厚度与保 温时间的平方根基本呈线性关系． ( 4) 在同样的烧结工艺条件下，脱 β 层的厚度 随着钴含量的增加而增大，随 Ti( C，N) 含量的增加 而减小． 参 考 文 献 ［1］ Chen L，Wu E X，Wang S Q，et al． Formation mechanism of sur￾face ductile zones in WC-Ti( C，N) -Co gradient cemented car￾bide． J Cent South Univ Sci Technol，2006，37( 4) : 650 ( 陈利，吴恩熙，王社权，等． WC--Ti( C，N) --Co 梯度硬质合金 表面韧性区的形成机理． 中南大学学报: 自然科学版，2006，37 ( 4) : 650) ［2］ Suzuki H，Hayashi K，Taniguchi Y． Beta-free layer formed near the surface of vacuum-sintered WC-beta-Co alloys containing nitro￾gen． Trans Jpn Inst Met，1981，22( 11) : 758 ［3］ Schwarzkopf M，Exner H E，Fischmeister H F，et al． Kinetics of compositional modification of ( W，Ti) C-WC-Co alloy surface． Mater Sci Eng A，1988，105 /106: 225 ［4］ Zhang W Z，Gao H Y，Liu Y． Research and development of the binder gradient cemented carbides． Mater Rev，2006，20( 11) : 62 ( 张武装，高海燕，刘咏． 粘结相梯度结构硬质合金的研究现 状． 材料导报，2006，20( 11) : 62) ［5］ Feng P，He Y H，Xiao Y F，et al． Advance in functionally graded cemented carbides with cubic carbide free layer． Chin J Nonferrous Met，2007，17( 8) : 1221 ( 丰平，贺跃辉，肖逸锋，等． 表面无立方相层功能梯度硬质合 金的研究进展． 中国有色金属学报，2007，17( 8) : 1221) ［6］ Ekroth M，Frykholm R，Lindholm M，et al． Gradient zones in WC￾Ti( C，N) -Co-based cemented carbides: experimental study and computer simulations． Acta Mater，2000，48( 9) : 2177 ［7］ Frykholm R，Andrén H O． Development of the microstructure dur￾ing gradient sintering of a cemented carbide． Mater Chem Phys， 2001，67: 203 ［8］ Zhang W Z，Liu Y，He Y H，et al． Effect of cobalt content on the gradient structure and properties of gradient cemented carbides． China Tungsten Ind，2004，19( 6) : 34 ( 张武装，刘咏，贺跃辉，等． Co 含量对硬质合金梯度结构和性 能的影响． 中国钨业，2004，19( 6) : 34) ［9］ Cai J，Feng P，He Y H． The effect of sintering process on micro￾structure and thickness of graded layer of functionally graded ce￾mented carbides． Cem Carbide，2007，24( 2) : 91 ( 蔡俊，丰平，贺跃辉． 烧结工艺对梯度结构硬质合金梯度层 组织和厚度的影响． 硬质合金，2007，24( 2) : 91) ［10］ Xiong J，Guo Z X，Yang M，et al． Effect of ultra-fine TiC0. 5 N0. 5 on the microstructure and properties of gradient cemented car￾bide． J Mater Process Technol，2009，209( 12 /13) : 5293 ［11］ Frykholm R，Jansson B，Andrén H O． The influence of carbon content on formation of carbo-nitride free surface layers in cemen￾ted carbides． Int J Refract Met Hard Meter，2002，20( 5 /6) : 345 ·467·