當(dāng)硬質(zhì)合金中的WC晶粒小于0.5μm時(shí)，晶粒越細(xì)，缺陷越少，抗彎強(qiáng)度和硬度越高。用于生產(chǎn)超細(xì)硬質(zhì)合金的WC粉的粒徑要小于一般硬質(zhì)合金中使用的WC粉WC粉末具有高活性，并且在燒結(jié)過程中易于引起晶粒長大，這是裂紋源之一。

目前，有兩種主要的控制晶粒尺寸的方法：

首先，采用新的燒結(jié)工藝。結(jié)果表明，在1400℃燒結(jié)30s后，可以完成數(shù)十種納米WC Co復(fù)合粉末的致密化，晶粒尺寸為0.2μm，但如果燒結(jié)時(shí)間延長到60s，晶粒尺寸將快速增長?？梢杂糜诩{米WC Co硬質(zhì)合金復(fù)合粉末的新燒結(jié)工藝主要包括微波燒結(jié)，熱等靜壓燒結(jié)，放電等離子燒結(jié)和兩階段燒結(jié)。

其次，添加晶粒生長抑制劑以抑制晶粒生長，通常使用VC，TAC和Cr3C2抑制劑。

介紹了緩蝕劑的作用機(jī)理，影響緩蝕劑作用的因素，緩蝕劑的添加方式，常用的緩蝕劑，最新緩蝕劑的開發(fā)以及緩蝕劑對(duì)合金綜合性能的影響。

抑制劑的抑制機(jī)理及其影響因素

硬質(zhì)合金晶粒長大的驅(qū)動(dòng)力來自表面能的降低。 WC的晶粒長大主要是通過WC的溶解沉淀機(jī)理，即小晶粒WC溶解在液相中并沉淀在大晶粒WC的表面上。對(duì)于WC Co硬質(zhì)合金，可通過添加晶粒長大抑制劑來限制WC晶粒的粗化。  

抑制劑的加入會(huì)減慢WC的溶解沉淀速率，并且存在三種抑制機(jī)制：

1.抑制劑吸附在碳化物顆粒的表面，降低了WC的表面能和WC在液相中的溶解度。

2.抑制劑溶解在液態(tài)CO中，通過液態(tài)重結(jié)晶減慢WC的生長。

3.抑制劑沿WC / WC界面的偏析阻礙了WC界面的遷移，阻止了WC粒子的聚集和生長。

抑制劑的抑制作用取決于以下因素：

1.降低WC粉的粒徑會(huì)增加WC Co的晶界面積。抑制劑可以在WC表面廣泛分布，但不能無限地增加。它們的極限值取決于它們?cè)阪I合階段的飽和濃度。

2.鈷含量。由于粘合劑含量低且自由沖程短，該抑制劑易于在一定溫度下發(fā)揮作用。

3.粉末混合均勻?；旌戏勰┲姓辰Y(jié)劑相的不均勻分布將導(dǎo)致在燒結(jié)過程中抑制劑對(duì)WC晶粒長大的作用面積不同；混合粉末中抑制劑的不均勻分布或尺寸過大將延長抑制劑所需的擴(kuò)散途徑

4.合金燒結(jié)溫度。隨著燒結(jié)溫度的升高，為了保持液相中抑制劑的高濃度，需要增加液相的量和晶粒長大抑制劑的含量。因此，粉末尺寸越小，鈷含量越低，粉末混合越均勻且燒結(jié)溫度越低，則抑制劑的抑制效果越好。

谷物生長抑制劑的添加方法

抑制劑主要以三種方式添加：

1.在濕磨過程中將WC，CO和晶粒長大抑制劑混合在一起。

2.在碳化之前，混合對(duì)應(yīng)于晶粒生長抑制劑的氧化物。

3.第三種方法是將抑制劑的鹽溶液與藍(lán)鎢或黃鎢濕混合，并在還原前與藍(lán)鎢或黃鎢形成涂料粉末，然后進(jìn)行進(jìn)一步的熱分解和還原。

谷物生長抑制劑的類型

過渡金屬碳化物

過渡金屬碳化物是晶粒長大的常見抑制劑。過渡金屬碳化物抑制WC晶粒的有效性與其自身的熱力學(xué)穩(wěn)定性有關(guān)。它們的熱力學(xué)穩(wěn)定性的順序?yàn)閂C> Cr3C2> NBC> TAC> tic> ZrC> HFC。但是，每種碳化物都具有最大添加量，這對(duì)抑制WC晶粒的生長沒有進(jìn)一步的影響。在一定溫度下，碳化物添加劑的量取決于粘合劑相中碳化物的飽和濃度和粘合劑相的含量。表2顯示了各種添加劑在CO相中的溶解度。從表中可以看出，VC和Cr3C2在CO相中的溶解度最高，二元共晶溫度最低，因此被廣泛用作WC Co晶粒長大抑制劑。

稀土元素

稀土元素是常見的添加劑之一，它可以抑制晶粒長大，改善組織分布，凈化晶界，并在增強(qiáng)和增韌硬質(zhì)合金方面發(fā)揮有效作用。同時(shí)，稀土還可以降低硬質(zhì)合金的燒結(jié)溫度，可以解決控制晶粒長大和燒結(jié)致密化之間的矛盾。合金表面宏觀壓縮應(yīng)力的增加也是加入稀土氧化物增加WC Co硬質(zhì)合金強(qiáng)度的重要原因。

硼和磷

結(jié)果表明，硼對(duì)硬質(zhì)合金的燒結(jié)溫度可降低至1340℃，隨著燒結(jié)溫度的降低，合金的細(xì)晶粒明顯細(xì)化，有利于合金性能的提高，并提高了合金的性能。硼的添加對(duì)結(jié)合相和WC相的潤濕性影響很小，并且合金的彎曲強(qiáng)度不受影響。通過添加少量的鎳和磷粉末，可將WC Co的燒結(jié)溫度降至1050-1100℃。其機(jī)理是Ni-P的共晶溫度遠(yuǎn)低于Co的熔點(diǎn)。添加Ni和P后，液相可以在較低的溫度下出現(xiàn)，這導(dǎo)致固體顆粒的溶解和沉淀以及形成Pb。預(yù)先產(chǎn)生骨架，并且燒結(jié)過程更加充分，從而抑制了WC晶粒的生長。

銅鉬金屬抑制劑

在wc-13fe / Co / Ni硬質(zhì)合金中添加少量的Cu可以細(xì)化球化的WC晶粒。這主要是因?yàn)镃u在燒結(jié)過程中會(huì)溶解到Fe / Co / Ni粘結(jié)劑中，從而降低了WC在粘結(jié)劑中的溶解度，從而降低了溶解再沉淀過程中晶粒的生長速度。銅還使WC晶粒球形化。在硬質(zhì)合金的燒結(jié)過程中，將鉬包覆在硬質(zhì)合金相的周圍，從而提高了硬質(zhì)合金相與硬質(zhì)合金相之間的潤濕性，從而細(xì)化了硬質(zhì)合金相的顆粒。

晶粒長大抑制劑對(duì)合金性能的影響

晶粒長大抑制劑對(duì)合金性能的影響主要體現(xiàn)在合金的硬度和彎曲強(qiáng)度上。不同的添加劑具有不同的晶粒尺寸抑制機(jī)理，因此不同的晶粒長大抑制劑對(duì)性能的影響也不同。

過渡金屬碳化物

VC，Cr 3C 2和其他添加劑的加入可以有效地改善WC Co硬質(zhì)合金的耐熱性和耐磨性。此外，當(dāng)添加劑合適時(shí)，可以有效地提高合金的高溫強(qiáng)度和高溫硬度，但是可以降低合金的室溫強(qiáng)度并且合金變脆。因此，必須將添加劑的量控制在一定范圍內(nèi)。例如，對(duì)于WC-6% CO和WC-10% Co合金，添加cr2c3會(huì)降低合金的室溫彎曲強(qiáng)度。當(dāng)Cr 2C 3的含量為0.3%?0.5%（CO含量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，高Co合金的室溫彎曲強(qiáng)度不會(huì)受到明顯的影響，但是對(duì)于低Co合金，室溫彎曲強(qiáng)度會(huì)受到影響。明顯減少。加入TAC和NBC會(huì)得到相同的結(jié)果。發(fā)現(xiàn)VC對(duì)wc-6.5% Co硬質(zhì)合金的組織和性能的影響。發(fā)現(xiàn)VC抑制了WC晶粒的生長，導(dǎo)致明顯的晶粒細(xì)化并縮小了晶粒尺寸的分布。晶粒尺寸從不添加VC的0.5-1μm減小到添加2.0% VC的0.15μm。同時(shí)，加入VC大大提高了合金的硬度，當(dāng)VC含量為2.0%時(shí)，其最大值為94.1 HRA。但是，這也會(huì)降低合金的強(qiáng)度。當(dāng)VC含量為0.5%時(shí)，合金的硬度和韌性為93.0hra和11.2MPa·M 1/2，綜合性能最高。加入TAC不僅可以防止WC晶粒長大，還可以降低合金的碳含量。

稀土元素

WC-20（Fe / Co / Ni）合金的硬度隨稀土含量的增加而增加。稀土的添加可以改善w-co-ti合金的性能，特別是提高射金的抗沖擊性。同時(shí)，稀土元素可以抑制（Ti，w）C固溶體的晶粒聚集和生長并細(xì)化晶粒。當(dāng)將稀土氧化物添加到WC Ni合金中時(shí)，由于稀土氧化物的分散增強(qiáng)，結(jié)合相Ni的強(qiáng)度增加。當(dāng)結(jié)合金屬含量的稀土含量為1.2%?1.6%時(shí)，合金的彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值（添加CeO 2時(shí)為1680mpa，添加Y2O3時(shí)為1900mpa）。通過添加混合稀土氧化物的0.25%?1.00%在一定程度上提高WC-8% Co合金的彎曲強(qiáng)度，而當(dāng)添加稀土氧化物的0.25%?0.50%時(shí)可以提高11.5%，但是過量添加稀土?xí)?dǎo)致彎曲強(qiáng)度降低。因此，可以大大提高具有稀土元素的硬質(zhì)合金的彎曲強(qiáng)度。

銅和鉬金屬抑制劑

向硬質(zhì)合金中添加少量的銅不僅可以提高合金的強(qiáng)度，而且可以提高合金的沖擊韌性。

當(dāng)在WC-13% Fe / Co / Ni中添加少量銅時(shí)，合金的硬度降低，而彎曲強(qiáng)度則大大提高。當(dāng)銅的量為約0.8%時(shí)，合金的彎曲強(qiáng)度和硬度分別為2370MPa和hra84.4。請(qǐng)參閱下面的表3。在WC Co中添加Mo時(shí)，彎曲強(qiáng)度和印度隨Mo添加量的增加而增加。當(dāng)Mo添加量為5%時(shí)，彎曲強(qiáng)度達(dá)到最大值，而當(dāng)Mo添加量為7.5%時(shí)，彎曲強(qiáng)度達(dá)到峰值19.25gpa。但是，Mo的含量超過5%時(shí)，彎曲強(qiáng)度會(huì)逐漸降低，這是由于金屬間化合物CO的存在引起的樣品脆化₃（Mo，w）₃C。