硬质合金的烧结机理

硬质合金复合材料的形成状况

碳化物密实体一旦形成，就会处于多孔状态。在湿磨过程中，碳化钨形状会受到强烈冲击，从而增加表面能量和反应活性。长时间暴露在空气中会导致更严重的氧化，从而需要更多的碳进行还原。碳化物的理论碳含量为 6.128%，氧碳比为 12/16。每增加一个氧单位，就会消耗 3/4 的碳，从而有利于合金烧结后形成 η 相。

碳化物混合物中氧气的存在

碳化物混合物中的氧以闭塞氧、钴表面氧以及 WO2 或 WO3 中的氧的形式存在。总氧含量很难确定，从而阻碍了生产。由于氧气富集无处不在，因此有效管理工艺至关重要。

闭塞氧气

它存在于致密的间隙和表面，在烧结前通过真空抽气去除，不会影响合金烧结。

钴表面氧

由于钴极易氧化，会形成氧化膜。烧结过程中的还原依赖于游离碳和结合碳，影响碳氧平衡和烧结控制。

WO2 或 WO3 氧气

有些氧化物可能仍未完全还原或氧化，会大量消耗碳，使烧结碳含量控制变得复杂。

碳化物中碳的形式

碳存在于 WC 化学计量、粘合剂分解产生的碳增量以及炉气中的碳渗入。根据理论碳含量和粘结剂分解情况进行调整。炉气中的碳渗入是由于石墨产品的影响，在温度较高时碳渗入会加剧。

钴对硬质合金性能的影响

钴的晶体结构会影响合金的韧性。ε-Co结构会降低韧性，而α-Co结构则会提高抗断裂性。钴在碳化钨中的溶解随温度而变化，影响滑移面和烧结过程。

硬质合金中的液相

理论上液相出现在 1340°C 时，随碳含量的变化而变化。烧结温度会影响液相量和晶粒长大。VC、TaC 和 Cr3C2 等抑制剂可控制晶粒的过度生长。

结论

在碳化钨-钴硬质合金烧结过程中，追求三元共晶结构对提高耐久性和韧性至关重要。有效控制 WC 晶粒生长和钴溶解，避免脱碳，可提高硬质合金的性能。"高温低碳 "概括了烧结的精髓。