含氧化鋁顆粒與氮化矽的碳化鎢複合材料

傳統的硬質合金是由硬質WC相和低熔點金屬類粘結相組成，其中WC 具有極高的硬度和優異的抗氧化性和耐腐蝕性，而金屬類粘結劑的加入不可避免地會削弱合金的硬度、耐磨損、抗氧化和耐腐蝕等性能，另外還很有可能會使合金的耐磨性下降，特別是在高溫下金屬粘結相易軟化和氧化等特性，均會使得WC硬質合金容易出現過快失效，從而限制了WC硬質合金的應用範圍。

傳統硬質合金體系中最常見的是WC‑Co合金，而Co資源的稀缺性以及其戰略地位均要求WC硬質合金應盡可能減少或避免Co作為粘結相。那麼在不添加金屬粘結劑的前提下，又如何進一步提高碳化鎢料的韌性？

有研究人員提出一種含氧化鋁顆粒與氮化矽晶須的碳化鎢複合材料，性能和鎢鈷合金接近，其製造步驟為：

步驟一：備料

將WC、Al₂O₃、a‑Si₃N₄粉末按下述品質百分比配比原料粉末：WC 87～99％，Al₂O₃0.5～3％，顆粒為0.5～10μm的a‑Si3N40.5～10％，其餘為不可避免的微量雜質；

步驟二：粉末分散與混合

將上述原料粉末置於有機或無機溶劑中，採用強制手段使團聚粉末分散，再將所得漿料進行濕式低能球磨，制得混合漿料；

步驟三：粉末乾燥與過篩

將上述混合漿料置於乾燥爐內烘乾至溶劑殘餘量≤1％，然後碾碎、過篩， 得到顆粒尺寸≤250μm的混合粉末；

步驟四：燒結粉末

採用放電等離子燒結或熱壓燒結技術對上述混合粉末進行成型和燒結。

雖然是採用相對廉價的Al₂O₃與a‑Si₃N₄粉末作為原料，但製備的WC複合材料是一種由Al₂O₃顆粒與原位自生β‑Si₃N₄晶須協同增韌的不含有任何金屬粘結相的WC複合材料，它具有優良的硬度、耐磨性和高溫力學性能，以及中等的韌性，它適合作為刀具如可轉位刀片等，塑性加工工具如拉絲模等，也適合作為剪切工具如沖剪模等，是比純WC或由單一陶瓷組元增韌WC材料韌性更高的無粘結相WC材料。

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