用于涂层的梯度硬质合金基体的制备方法与梯度形成机理.pdf

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1、第21卷第5期粉末冶金技术Vol.21，No.52003年10月PowdermetallurgyTechnology0ct.2003用于涂层的梯度硬质合金基体的制备方法与梯度形成机理羊建高1），2）!王海兵1）刘咏1），2）1）（中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙410083）2）（四川自贡硬质合金有限责任公司，自贡643011）摘要：综述了目前国内外梯度硬质合金涂层基体的发展现状及其制备方法，对梯度硬质合金涂层基体的烧结过程热力学、梯度硬质合金涂层基体制备过程中重要的工艺参数以及梯度形成机理进行了详细讨论。

2、关键词：梯度硬质合金；热力学；梯度烧结；扩散；烧结气氛FabricationmethodsandformationmechanismofsurfacegradientzoneofcementedcarbidesYangJiangao1），2）!，WangHaibing1），LiuYong1），2）1）（StatekeyLaboratoryforPowdermetallurgy，CentralSouthuniversity，Changsha410083，China）2）（Zigongcementedcarbide

3、Corp.Ltd，Zigong643011，China）Abstract：Thedevelopment，fabricationmethodsofgradientcementedcarbidesandseveralcrucialproblemswhichareencounteredduringthesinteringofthegradientcementedcarbidesandcermetsweresummarizedinthispaper.Thethermodynamicsandtheformationmec

4、hanismofthegradientstructureofthecementedcarbideswerealsodis-cussedindetail.finally，someaspectsintheinvestigationandproductionofthegradientcementedcarbidesandcer-metswhichdeservespecialattentionwerepointedout.Keywords：gradientcementedcarbides；thermodynamics；

5、gradientsintering；diffusion；sinteringatmosphere1前言当涂层中形成的裂纹扩展到该区域时，由于其良好为了提高硬质合金切削工具的切削性能和使用的韧性，可以吸收裂纹扩展的能量，因而能够有效地寿命，通常采用化学气相沉积（CVD）和物理气相沉阻止裂纹向合金内部扩展，提高硬质合金切削工具的使用性能［9!14］。积（PVD）方法在合金的表面涂上薄层TiN、TiC、［1!8］。由于不本文主要综述了梯度硬质合金涂层基体制备过Ti（C，N）和Al203等高硬度耐磨材料同材料的热膨胀系数

6、不同，涂层材料在冷却过程中程的热力学问题、涂层基体制备过程中应该精确控可能因热应力而产生裂纹［9，10］。由于涂层材料的制的工艺参数以及梯度形成机理。脆性，通常裂纹更容易在涂层表面产生并向基体中2梯度涂层基体的制备扩展。为了尽可能防止由于裂纹扩展而导致的材料2.1制备概述失效，并有利于获得高性能的硬质合金切削工具材将碳化物、氮化物（或碳氮化物）、钴等粉末原料料，可对基体进行梯度处理，使在涂层基体表面区域按一定比例配料、球磨、干燥、过筛、添加成形剂，然形成缺立方相碳化物和碳氮化物的韧性区域，此区后成形与烧结。含氮

7、梯度硬质合金涂层基体的烧结域的粘结剂含量高于涂层基体的名义粘结剂含量。通常分两步进行，第一步：预烧。在预烧过程中主要!羊建高（1958.8!），教授级高工，博士研究生，主要从事硬质合金的研究开发与管理工作。E-mail：yangjg"zgcc.com收稿日期：2003-06-27296粉末冶金技术2003年10月是脱成形剂和脱氧以便在随后的烧结过程中获得致下烧结，体系的N含量下降，相应的立方相中的W密的烧结体。当温度升高到1350C时，开始向真空含量增加，因此，环型结构的最外层呈现淡灰色。可系统充入一定压力的氮

8、气，以防止在预烧阶段形成见，环型结构的每一层对应着含氮硬质合金的不同梯度结构；温度达到约1390C时，在该温度下保温的烧结阶段，这种环型结构在很多文献中均有报道［11，12］。约15min，随后样品随炉冷却。第二步：梯度烧结。经预烧的样品在1450C的真空中处理2h左右，从!.!梯度涂层基体表层碳含量的控制而在合金的表面形成缺立方相碳化物和碳氮化物的硬质合金中碳量控制是一个非常关键的问