無粘結(jié)相硬質(zhì)合金由于沒有金屬粘結(jié)相的存在,其致密燒結(jié)十分困難。但隨著熱等靜壓燒結(jié),放電等離子燒結(jié)等先進(jìn)燒結(jié)技術(shù)的發(fā)明及亞微、納米粉末制造技術(shù)的進(jìn)步純WC,WC-TiC-TaC、WC-SiC、WC-MoC-SiC等多種無粘結(jié)相硬質(zhì)合金不斷涌現(xiàn)。這些材料被逐步運用在精密光學(xué)模具、噴砂嘴、核工業(yè)密封件等要求高精度、高硬度、高彈性模量、高耐腐蝕性的領(lǐng)域。主要對各種無粘結(jié)相硬質(zhì)合金的性能及應(yīng)用進(jìn)行簡單介紹,并對未來的發(fā)展方向做簡單的展望。
無粘結(jié)相硬質(zhì)合金是近年來開發(fā)的一種新型硬質(zhì)合金,由純WC或WC及各種金屬碳化物組成。由于其不含Co、Ni等金屬粘結(jié)相,無粘結(jié)相硬質(zhì)合金與傳統(tǒng)WC-Co硬質(zhì)合金相比有著更好的拋光性、更高的硬度、抗變形性及耐腐蝕性。適用于精密光學(xué)模具(特別是LBP、CCD、CMOS等所使用的非球面鏡頭模具)、高耐磨性密封圈、噴砂嘴、電子封裝材料、重負(fù)載滑動密封耐磨件等要求高精度、高硬度、高抗變形性、高耐磨腐蝕性的領(lǐng)域。由于WC與Co的加工速度不一致,傳統(tǒng)WC-Co硬質(zhì)合金難以獲得平滑的加工面,而不含Co的無粘結(jié)相硬質(zhì)合金獲得了非常光滑的加工面。
然而,無粘結(jié)相硬質(zhì)合金的主原料WC是一種高熔點碳化物(2000℃),在沒有粘結(jié)相存在的條件下,利用真空燒結(jié)、SIP燒結(jié)等傳統(tǒng)燒結(jié)方法獲得致密的無粘結(jié)相硬質(zhì)合金是一件非常困難的事情。隨著熱等靜壓燒結(jié)技術(shù)在硬質(zhì)合金行業(yè)的推廣;放電等離子燒結(jié)技術(shù)及亞微米級別的WC粉末合成技術(shù)的發(fā)明,使利用傳統(tǒng)燒結(jié)方法難以實現(xiàn)的無粘結(jié)相硬質(zhì)合金的致密化合成變成了一種可能。目前,無粘結(jié)相硬質(zhì)合金的研究方向主要有兩個,一個是純WC無粘結(jié)相硬質(zhì)合金,另一個是含有WC與其他金屬碳化物的復(fù)合式無粘結(jié)相硬質(zhì)合金。
近年來,無粘結(jié)相硬質(zhì)合金的研究開發(fā)被大量學(xué)者和企業(yè)的關(guān)注,獲得了長足的發(fā)展。其中,純WC無粘結(jié)相硬質(zhì)合金和WC-Tic-Tac復(fù)合式無粘結(jié)相硬質(zhì)合金在光學(xué)模具、密封件、水刀等應(yīng)用領(lǐng)域上大力推廣。
以無粘結(jié)相硬質(zhì)合金做材質(zhì)的構(gòu)件,往往兼有高硬度和高脆性,其后續(xù)加工也是一個挑戰(zhàn)。WC雖有著常見合金碳化物中最高的韌性,但與傳統(tǒng)的WC-Co硬質(zhì)合金相比依然較低,從而限制了無粘結(jié)相硬質(zhì)合合金在切削加工領(lǐng)域的應(yīng)用。現(xiàn)階段,無粘結(jié)相硬質(zhì)合金的主要研究依然集中在如何在低溫獲得致密燒結(jié)體及晶粒細(xì)化的方向上,對于粗無粘結(jié)相硬質(zhì)合金,或通過添加物來改善無粘結(jié)相硬質(zhì)合金韌性的研究卻無人涉足或鮮有成效。
隨著HIP技術(shù)在硬質(zhì)合金行業(yè)中的進(jìn)一步推廣應(yīng)用和SPS燒結(jié)技術(shù)的工業(yè)化發(fā)展,無粘結(jié)相硬質(zhì)合金的工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)和擴大應(yīng)用將逐步變?yōu)榭赡堋O嘈牌湓谝蟾哂捕取⒏呖棺冃涡裕吣湍ァ⒏吣透g的領(lǐng)域?qū)⒂兄鼮閺V闊的發(fā)展前景和空間。
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