碳化鎢-鎳鋁復合材料的放電等離子體原位燒結制備與抗腐蝕性能研究

劉 龍， 喬 建， 屈小軍， 莫振澤， 張建峰， 閔凡路

（1.中鐵四局集團第二工程有限公司，江蘇蘇州 215131； 2.無錫地鐵集團有限公司，江蘇無錫 214000；3.河海大學力學與材料學院，南京 211100； 4.河海大學土木與交通學院，南京 210098）

硬質合金在機械切削加工、土木工程盾構等領域具有廣泛的應用前景，由硬質碳化物（通常為碳化鎢（Tungsten carbide，WC））顆粒和質地較軟的金屬黏結劑如鈷（Co）、鎳（Ni）、鐵（Fe）等，在真空爐或氫氣還原爐中燒結而成［1-2］. 近幾年來，人們對WC的復合材料進行了研究［3-6］，有研究者將超硬立方氮化硼（cBN）作為硬質相添加，以提高材料的硬度和耐磨損性能. 由于WC 和cBN 屬于難燒結材料，并且延長燒結時間加劇了WC晶粒的長大［7］，通常以質量分數為5%～15%（或者更高）的Co金屬作為燒結助劑，采用球磨等方法混料后，通過熱壓、放電等離子體燒結等技術（Spark Plasma Sintering，簡稱SPS）進行致密化成型，以獲得致密的WC或WC基復合材料［8-12］，但高含量的Co作為金屬相會導致燒結材料硬度（特別是紅硬性）的降低. 考慮到合金具有熔點比組分中任一種金屬低，而硬度比組分中任一種金屬高的通性，也有的研究者同時添加與Co同屬鐵族元素的Ni、Fe等金屬粒子［13-16］，期望利用在燒結過程中的合金反應進一步促進WC基復合材料的致密化，提高力學和高速切削性能. 但由于球磨分散的不均勻性，難以達到預期的理想效果. 當金屬燒結助劑為納米尺度時，分散的不均勻現象尤為嚴重. 另外，高含量的燒結助劑會加速超硬相立氮化硼（cBN）向類石墨軟相六方氮化硼（hBN，硬度與石……