碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金

碳化鎢為黑色六方晶體，具有很高的硬度，與金剛石相近。純的碳化鎢易碎，若摻入少量鈦、鈷或鋁等金屬，就能減少脆性。因此在碳化鎢中添加其他金屬從而改善其性能的研究成為一種趨勢。

鋁具有輕質、抗氧化性和優良的延展性，因此經常作為添加金屬。在碳化鎢中添加鋁製成的碳化鎢鋁硬質合金是近幾年研究發展的新興技術材料，碳化鎢鋁是部分鋁原子進入碳化鎢晶格中鎢的格位而形成的替位式固溶體合金，其在具有碳化鎢的高硬度，高耐磨性的基礎上又兼備了鋁的輕質、抗氧化性及優良的延展性性。

鎢鋁合金硬度高(顯微硬度大於25GPa)、彎曲強度高(彎曲強度達到1500MPa以上)並且密度較低(富鋁合金的密度可達3.0g/cm3)，正在發展成為新型高硬度、高強度、良好加工性、抗氧 化溫度高的新型硬質合金，該材料有望在機械加工工具、玻璃切割、鍛模、 拉模、軋輥、油井鑽具、礦山鑽具、開鑿鑽具及電觸點材料等方面得到應用。

傳統的碳化鎢鋁硬質合金製備方法是以碳化鎢粉末為原料，採用粉末 冶金燒結工藝製備，但是眾所周知的是，兩種金屬的熔點相差太多，要想獲得合金成品，必須降低碳化鎢的燒結溫度才獲得達到緻密標準的成品，通常採用以鈷作為燒結劑製備碳化鎢鋁燒結體。但是近期鈷價瘋漲，成本較高到難以適應經濟發展的要求。

為解決當前的成本問題，有學者採用鐵鎳代替鈷。由於鎳與鈷的元素性質相近，製備碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金，具有與碳化鎢鋁-鈷硬質合金相當的性能，有較高的緻密度，但是成本卻便宜許多。其製備過程與鈷類似，過程如下：

將30克碳化鎢粉末和3克鐵粉與鎳粉的混合物進行濕混，得到混合料，其中鐵粉和鎳粉摩爾比為3∶1。混合料在450MPa下冷壓制成型後，在1×10-3Pa～1×10-4Pa真空條件下燒結，燒結溫度為1500℃，燒結時間為1h， 得到碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金燒結體。將燒結體經過拋光處理，得到碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金。

對得到的碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金進行X射線衍射分析，結果表明，在真空高溫燒結過程中碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金十分穩定，沒有分解，結晶很好，也沒有與鐵、鎳形成金屬間化合物，並且最終得到的碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金結構穩定，結晶度明顯提高。

對得到的碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金進行密度測量和掃描電鏡分析，結果表明，碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金緻密度很高。

對碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金進行相對密度、纖維硬度和彎曲強度進行測定，結果表明得到的碳化鎢鋁-鐵鎳硬質合金的相對密度為99％，顯微硬度為2100Kg/mm²，彎曲強度為1552MPa,與添加鈷的碳化鎢鋁合金具有相當的性能。由於鐵和鎳在自然界分佈廣，取材容易，成本低，因此可以用於大批量生產。

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