纳米改性硬质合金材料.doc

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1、纳米改性硬质合金材料背景技术限制硬质合金综合性能的瓶颈是硬度和强度之间即耐磨性和韧性之间的矛盾：硬度高则强度偏低，而强度高则硬度偏低。长期以来，人们做了巨大努力，采取了诸多措施，力图使这对矛盾在一定程度上得以缓和，但是并未取得很好的效果。研究发现，在钴相含量不变的情况下，当WC晶粒降到1μm以下时，硬质合金材料的硬度和强度则同时提高，而且这一提高的幅度随着晶粒度进一步减小而更加明显，于是人们逐渐把重点放在降低WC的平均晶粒度上。特别当认识到具有纳米级晶粒尺寸的纳米材料能赋予产品以奇特而优异的性能之后，人们开始研发纳米或超细硬质合金。然而制备纳米或

2、超细硬质合金工艺复杂，注意事项繁多，工艺参数要求高，使得厂家要大幅度更新设备，从而使成本急剧提高，一般对于实际生产意义不大。而且用粉末冶金这种传统工艺生产硬质合金难以控制烧结过程中的晶粒长大，致使获得细小晶粒的硬质合金变得非常困难。在硬质合金材料中添加微量合金化元素，不仅可以抑制烧结过程中合金的晶粒长大，而且还能改善合金的力学性能，从而进一步提高其产品使用寿命。因此与其一味追求将硬质合金微粒完全制成纳米级，不如利用纳米材料的小尺寸效应、表面和界面效应等特征，尝试在硬质合金中加入纳米材料，如加入纳米添加剂进行纳米合金化改性，以达到既不提高很大成本又

3、能显著改善使用性能的目的。以此思路为指导，在提高我国硬质合金工业生产技术水平，开发高质量高附加值的深加工硬质合金产品，提高国际市场竞争力等方面具有十分重要的意义。发明内容本发明通过向WC-Co硬质合金中加入纳米改性剂，制得综合性能优良的硬质合金。改性后的硬质合金材料的强度、硬度和断裂韧性等都将得到改善，使得最终产品的使用性能和寿命明显提高。本发明纳米改性硬质合金材料的制造方法采用的是目前常用的粉末冶金方法。改性效果研究表明，本发明纳米改性技术改善了现有硬质合金材料的强度，硬度和断裂韧性，使得最终产品的使用性能和寿命明显提高。如纳米改性硬质合金材料

4、与同类传统硬质合金相比，硬度提高1HRA以上，抗弯强度提高20％左右，冲击韧性提高将近40-50％，断裂韧性提高约10-30％，冲击磨损性能提高100%；在小批量生产阶段，将生产的“纳米改性高性能矿用硬质合金球齿”提供给客户试用，根据客户的反馈信息，“纳米改性高性能矿用硬质合金球齿”的综合力学性能明显提高，使用寿命显著增加，稳定性明显提高。本发明方法的制造方法工艺简单、便于操作。