超細(xì)晶WC–10%Co硬質(zhì)合金三刃刀具放電等離子燒結(jié)工藝研究

王國(guó)峰，劉 青，石文展，李丹峰

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150001）

WC–Co 硬質(zhì)合金具有強(qiáng)度高、硬度大、耐磨性好、熱膨脹率低等優(yōu)異性能，被廣泛應(yīng)用于切削刀具、模具、耐磨零部件等領(lǐng)域[1–4]。隨著晶粒尺寸的大幅細(xì)化，超細(xì)晶硬質(zhì)合金表現(xiàn)出了更高的強(qiáng)度和硬度，成為了硬質(zhì)合金領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。但是超細(xì)晶硬質(zhì)合金粉末具有粒度小、比表面積大、晶粒長(zhǎng)大驅(qū)動(dòng)力高等特點(diǎn)，特別是在傳統(tǒng)熱壓燒結(jié)過(guò)程中，較長(zhǎng)的燒結(jié)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致晶粒的異常長(zhǎng)大，從而大幅降低硬質(zhì)合金的機(jī)械性能。

真空放電等離子燒結(jié)技術(shù)（Spark plasma sintering，SPS）是近幾年發(fā)展起來(lái)的一種燒結(jié)致密化技術(shù)。其基本原理是在壓力燒結(jié)的基礎(chǔ)上，引入脈沖電流使得燒結(jié)體由于焦耳熱效應(yīng)迅速產(chǎn)生高溫，從而實(shí)現(xiàn)燒結(jié)體的快速致密化。同時(shí)，在燒結(jié)過(guò)程中，脈沖電流也會(huì)在燒結(jié)體之間產(chǎn)生放電現(xiàn)象，產(chǎn)生的等離子體會(huì)凈化顆粒表面，促進(jìn)擴(kuò)散作用，是制備超細(xì)晶硬質(zhì)合金塊體材料的有效方法，并得到了廣泛的關(guān)注[5–6]。如林小為等[7]利用SPS 在1300℃保溫5min、燒結(jié)壓力40MPa 條件下制備了平均晶粒尺寸為0.32μm，抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別為1906MPa 和10.36MPa·m1/2的WC–3%Co 硬質(zhì)合金。周俊平等[8]研究了燒結(jié)溫度在1250～1400℃范圍內(nèi)WC–3%Co 硬質(zhì)合金的SPS 燒結(jié)工藝。發(fā)現(xiàn)隨著燒結(jié)溫度的升高，合金的致密化程度逐漸增大，但是當(dāng)燒結(jié)溫度高于1300℃后，合金的相對(duì)密度變化不大。李志林等[9]采用SPS 制備了超細(xì)晶WC–12%Co 硬質(zhì)合金，系統(tǒng)地研究了燒結(jié)壓力對(duì)硬質(zhì)合金晶粒尺寸的影響規(guī)律?！?br>