低鈷含量新型碳化鎢複合材料

碳化鎢鈷硬質合金，是一種重要的硬質合金種類，廣泛地應用于現代刀具材料、耐磨、耐腐蝕和耐高溫材料領域，有現代工業的牙齒之稱。

在燒結硬質合金的過程中，純WC材料很難燒結緻密，即使燒結緻密，燒結溫度也往往在2000℃以上，如此高的燒結溫度對設備本身也是一種損害，並且燒結後斷裂韌性不足。Co作為WC燒結時的一種粘結相，WC有非常好的潤濕性，同時能使WC燒結溫度降低到1400℃，燒結時Co成為液相，大大增加WC顆粒擴散速率，使燒結緻密，燒結後碳化鎢複合材料通常斷裂韌性為12MPa•m1/2。

然而，中國的鈷資源極其匱乏，國際鈷價格上漲的動力十分強勁，Co原料的供應也存在很多不穩定因素。同時Co作為一種粘結劑，降低了WC材料的硬度，耐腐蝕性和耐高溫性，限制了WC材料在某些極端服役環境下的應用。因此，尋找一種常見的來源廣泛的，並且在WC中不形成粘結相的材料來替代Co顯得非常重要。

目前在對無粘結相WC材料的研究中， 添加陶瓷相是一種思路，有研究人員提出一種低鈷含量新型碳化鎢複合材料的製備方法，選擇新的材料代替Co，製備得到高強度、高耐磨性、低粘結度的碳化鎢複合材料，其過程包括：

1、將WC粉末和鎢粉按比例混合，並加熱至500～600℃，保溫15～20min，使得碳化鎢表面脫碳形成鎢和氧化鎢的混合物，再通入氬氣還原，並加熱至650～750℃，保溫10- 20min，制得鎢和碳化鎢的複合粉末；

2、將Al₂O₃，ZrO₂，鈷和二氧化鍺按比例稱好後，加入步驟a中所述的複合粉末中，再加入100-150份的乙醇或水，混合球磨15-30min，形成混合漿料；

3、將混合漿料乾燥至水分或乙醇的量≤1％，置於燒結爐中燒結，燒結溫度為 1400-1500℃，壓力為40-50MPa，保溫時間為10-15min。

在低鈷含量新型碳化鎢複合材料中，以碳化鎢為主要原料，配合使用陶瓷材料Al₂O₃， ZrO2，三者形成穩定的三相結構，結構緻密，增強了複合材料的耐磨性，並且不影響碳化鎢材料本身的硬度。同時，還添加了鈷、二氧化鍺、鎢粉等金屬材料，還可以添加一定量的鉬粉，增強複合材料的耐高溫性能和抗氧化性能，製備的複合材料耐高溫性好、耐磨性強，減少了鈷的用量，還避免了粘結相的形成，結構更穩定。

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