·614▣ 北京科技大学学报 2004年第6期 氏硬度比未掺杂的烧结体的要少量降低.由于洛 杂1.0%C,C2的烧结体洛氏硬度低，而烧结体断 氏硬度主要是由硬质相WC晶粒决定，而加入晶 裂强度大很多.掺杂1.0%VC比掺杂1.0%Cr,C2 粒生长抑制剂的烧结体在相同的烧结条件下不 更有效地抑制了晶粒的过分长大， 如未掺杂的烧结体中WC晶粒生长得完美，从而 (2)晶粒生长抑制剂对晶粒度的影响 降低了烧结体的洛氏硬度. 图2所示为相同工艺条件下未掺杂和分别掺 加入了晶粒生长抑制剂的烧结体比未掺杂 杂1.0%VC,1.0%CrC2的烧结体断口形貌 烧结体的断裂强度有很大的提高.特别是添加 图2可以看出，图2b)和（⊙）中的WC晶粒度 1.0%VC烧结体，其断裂强度达到了2434MPa. 都比图2(a)中的要细，而图2b)中的WC晶粒比 由于烧结体的断裂强度主要取决于烧结体中WC 图2(c)中的WC晶粒度要稍细.说明掺杂1.0%VC 晶粒的大小，晶粒生长抑制剂较好地抑制了WC 和参杂1.0%Cx,Cz都达到了比较明显的抑制晶粒 晶粒的过分长大，从而使烧结体具有较好的断裂 生长作用，而掺杂1.0%VC比掺杂1.0%Cr,C:抑制 强度.虽然加入了晶品粒生长抑制剂使烧结体的洛 晶粒生长效果要稍好.采用1.0%VC作为晶粒生 氏硬度有所下降，而断裂强度得到了提高，其综长抑制剂，可以明显抑制晶粒长大，图2)表明 合性能得到了提高， 晶粒大小约200-300nm,且排列紧密、组织结构 相同工艺条件下，掺杂1.0%VC与掺杂1.0% 均匀，烧结体的断裂方式主要是以穿晶断裂方式 Cr,C,的烧结体性能对比发现，掺杂1.0%VC比掺 为主， 图2摻杂不同晶粒生长抑制剂烧结体SEM断口形貌.(a)未掺杂晶粒生长抑制剂：(b)掺杂1.0%VC:(©)摻杂1.0% Cr,C Fig.2 SEM micrographs of fractured surfaces of WC-10Co cemented carbide:(a)No inhibitor;(b)1.0%VC;(c)1.0% Cr,C 3结论 当晶粒生长抑制剂VC,CrC,等)，可以得到高强、 高硬超细甚至纳米晶硬质合金. (1)纳米复合WC-10Co粉末采用热压烧结方 法，在1360℃保温2h下渗杂1.0%VC晶粒生长 致谢中国地质大学（武汉）江新洪同学与陈小松老师、 抑制剂可以达到较好的抑制晶粒生长效果，可制 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室李佳同 取断裂强度2434MPa,洛氏硬度HRA90.8的超细 学参加了本研究的大量工作，特此致谢！ WCCo硬质合金，其品粒度为200-300nm (2)掺杂1.0%C,C晶粒生长抑制剂的烧结体 参考文献 断裂强度为2026MPa,洛氏硬度HRA91.7,其晶 1 Spray Conversion Process for the Production of Nanopha- 粒度为200-300nm. se Composite Powders[P].世界发明专利WO91/07244, I991 (3)以VC,C,C2作为晶粒生长抑制剂的掺杂 2 Carbothermic Reaction Process for Making Nanophase 使烧结体的洛氏硬度有所降低，但使断裂强度得 WC-Co Powders [P].世界发明专利WO93/02962, 到明显的提高.掺杂VC相对于摻杂C,C对烧结 1993 体的断裂强度提高幅度较大， 3邵刚勤，段兴龙，谢济仁，等，无门相碳化钨-钴纳米复 (4)采用等离子体放电烧结(SPS)、真空烧 合粉末的工业化制备方法P].中国发明专利ZL99 结+热等静压处理、微波烧结等方法，通过掺杂适 116597.7,1999一 ` 1 4 - 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 04 年 第 6 期 氏硬度 比 未掺 杂 的烧 结体 的 要少 量 降低 . 由于 洛 氏 硬 度 主要 是 由硬 质 相 W C 晶粒 决 定 , 而 加 入 晶 粒 生 长 抑 制 剂 的 烧 结 体在 相 同 的烧 结 条 件 下 不 如 未 掺 杂 的烧 结 体 中 WC 晶 粒 生长 得 完 美 , 从 而 降低 了烧 结体 的 洛 氏硬 度 . 加 入 了 晶粒 生 长 抑 制 剂 的烧 结 体 比 未 掺 杂 烧 结体 的断 裂 强 度 有 很 大 的提 高 . 特 别 是 添 加 1 . 0% V C 烧结 体 , 其 断裂 强 度达 到 了 2 43 4 M P a . 由于烧结 体 的断裂 强度 主要 取 决于烧 结 体 中 W C 晶粒 的大 小 , 晶粒 生长 抑 制 剂较 好 地 抑制 了 W C 晶粒 的过 分 长大 , 从 而使 烧 结 体具 有较 好 的 断裂 强度 . 虽 然加 入 了 晶粒 生长 抑制 剂 使烧 结体 的洛 氏 硬 度 有所 下 降 , 而 断 裂 强度 得 到 了提 高 , 其 综 合性 能 得 到 了提 高 . 相 同工 艺条 件 下 , 掺 杂 1 . 0% V C 与 掺 杂 1 . 0% C 乙 C Z 的烧 结 体性 能 对 比 发现 , 掺 杂 1 . 0% V C 比掺 杂 1 . 0% c r3 c Z 的烧 结 体洛 氏 硬度 低 , 而 烧 结体 断 裂 强 度 大很 多 . 掺杂 1 . 0% V C 比掺杂 1 . 0% C 乙C : 更 有 效地 抑 制 了晶粒 的过分 长 大 . (2 ) 晶粒 生长 抑 制剂 对 晶粒 度 的影 响 . 图 2 所 示为 相 同工 艺条 件下 未掺 杂和 分 别掺 杂 1 . 0% v c , 1 . 0% c 乙c Z 的烧 结体 断 口 形 貌 . 图 2 可 以看 出 , 图 2伪) 和 (c) 中 的 WC 晶 粒度 都 比 图 2 (a) 中 的要 细 , 而 图 2伪) 中 的 WC 晶粒 比 图 2 (c) 中 的 WC 晶粒 度 要稍 细 . 说 明掺杂 1 . 0% V C 和 掺 杂 1 . 0% C巧 C Z 都达 到 了比较 明显 的抑 制晶粒 生 长 作 用 , 而 掺 杂 1 . 0% V C 比掺 杂 1 . 0% C乌C : 抑 制 晶粒 生 长效 果 要稍 好 . 采 用 1 . 0% V C 作为晶粒 生 长 抑 制 剂 , 可 以 明显抑 制晶粒 长 大 , 图 2 伪) 表 明 晶粒 大 小约 20 -0 3 0 nI , 且排 列 紧密 、 组 织 结构 均 匀 , 烧 结体 的断裂 方 式主 要是 以穿晶断裂 方式 为主 . 图 2 掺 杂 不同 晶粒 生长 抑制 剂 烧结体 s E M 断 口 形 貌 . ( a) 未掺杂 晶粒 生长 抑制 剂 ; (b) 掺 杂 1 .0 % v ;C (c) 掺 杂 1 .0 % C 几 C : F 哈2 S E M m ic or g ar P h s o f afr c t u r e d s u afr c e s o f WC 一 1 0 C o c e m e n et d e a br i d e : ( a ) NO in 血ib i ot r ; 伪) 1 . 0% V C ; ( e ) 1 . 0% C 乙 C : 3 结 论 ( l) 纳 米 复合 WC 一 10 C 0 粉 末采 用 热压 烧 结方 法 , 在 1 3 60 ℃ 保 温 Z h 下 掺 杂 1 . 0% V C 晶 粒 生长 抑制 剂 可 以达 到较 好 的抑制 晶粒 生长 效 果 , 可制 取 断裂 强度 2 43 4 M P a , 洛 氏硬 度 H R A 9 0 . 8 的超细 W C一 。 硬质 合 金 , 其 晶粒 度 为 20 小3 0 unI . (2 ) 掺杂 1 . 0% C 乃 C : 晶粒 生长 抑制 剂 的烧 结 体 断裂 强度 为 2 0 26 M P a , 洛 氏 硬 度 H RA gl . 7 , 其 晶 粒 度 为 2 0 一 3 0 mn · (3 ) 以 V C , C 乙 C Z 作 为 晶粒 生 长 抑制 剂 的掺 杂 使烧 结体 的洛 氏硬 度 有所 降低 , 但使 断 裂强 度得 到 明显 的提 高 . 掺 杂 V C 相对 于掺 杂 C 乙C Z 对烧 结 体 的 断裂 强 度提 高幅 度较 大 . ( 4 ) 采 用 等 离子 体 放 电烧 结 ( S P s) 、 真 空烧 结+ 热等 静压 处理 、 微 波烧 结 等方 法 , 通 过掺 杂适 当 晶粒 生长 抑制 剂邝C , C乙 C 3 等 ) , 可 以得 到 高强 、 高硬 超 细 甚至 纳 米晶硬 质 合金 . 致 谢 中 国地 质 大学 (武汉 ) 江新洪 同学 与陈 小松老师 、 武 汉理 工大 学材 料复合 新技 术 国家重 点实验 室 李佳 同 学 参加 了本研 究 的大量 工作 , 特 此致 谢 ! 参 考 文 献 Sp r ay C o vn e sr i o n p or ce s s fo r het p r o du e t i o n o f N an 0 P h-a s e C o m P o s iet Po w d e r s [P ] . 世 界发 明专利 W0 9 10/ 7 2 4 4 , 19 9 1 C ar b o ht e mr i e eR act i o n P r o e e s s fo r M ak in g N an OP has e W C毛 o P ow d e sr [P ] . 世 界发 明专 利 W 0 9 3 0/ 2 9 6 2 , 1 9 9 3 邵 刚勤 , 段 兴龙 , 谢济 仁 ,等 . 无 n 相碳 化钨一 钻纳 米 复 合粉 末 的工 业化 制备 方法 [P] . 中国发 明专利 zL 9 1 165 97 . 7 , 19 9 9