2 常規(guī)刀具材料的基本性能

1. 高速鋼
   1898 年由美國(guó)機(jī)械工程師泰勒(F.W.Taylor)和冶金工程師懷特(M.White)發(fā)明的高速鋼至今仍是一種常用刀具材料。高速鋼是一種加入了較多W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金工具鋼，其含碳量為0.7%～1.05%。高速鋼具有較高耐熱性，其切削溫度可達(dá)600℃，與碳素工具鋼及合金工具鋼相比，其切削速度可成倍提高。高速鋼具有良好的韌性和成形性，可用于制造幾乎所有品種的刀具，如絲錐、麻花鉆、齒輪刀具、拉刀、小直徑銑刀等。但是，高速鋼也存在耐磨性、耐熱性較差等缺陷，已難以滿足現(xiàn)代切削加工對(duì)刀具材料越來(lái)越高的要求；此外，高速鋼材料中的一些主要元素(如鎢)的儲(chǔ)藏資源在世界范圍內(nèi)日漸枯竭，據(jù)估計(jì)其儲(chǔ)量只夠再開(kāi)采使用40～60年，因此高速鋼材料面臨嚴(yán)峻的發(fā)展危機(jī)。
2. 陶瓷
   與硬質(zhì)合金相比，陶瓷材料具有更高的硬度、紅硬性和耐磨性。因此，加工鋼材時(shí)，陶瓷刀具的耐用度為硬質(zhì)合金刀具的10～20倍，其紅硬性比硬質(zhì)合金高2～6倍，且化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化能力等均優(yōu)于硬質(zhì)合金。陶瓷材料的缺點(diǎn)是脆性大、橫向斷裂強(qiáng)度低、承受沖擊載荷能力差，這也是近幾十年來(lái)人們不斷對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)的重點(diǎn)。
   陶瓷刀具材料可分為三大類：①氧化鋁基陶瓷。通常是在Al₂O₃基體材料中加入TiC、WC、ZiC、TaC、ZrO₂等成分，經(jīng)熱壓制成復(fù)合陶瓷刀具，其硬度可達(dá)93～95HRC，為提高韌性，常添加少量Co、Ni等金屬。②氮化硅基陶瓷。常用的氮化硅基陶瓷為Si₃N₄+TiC+Co復(fù)合陶瓷，其韌性高于氧化鋁基陶瓷，硬度則與之相當(dāng)。③氮化硅—氧化鋁復(fù)合陶瓷。又稱為賽阿龍(Sialon)陶瓷，其化學(xué)成分為77%Si₃N₄+13%Al₂O₃，硬度可達(dá)1800HV，抗彎強(qiáng)度可達(dá)1.20GPa，*適合切削高溫合金和鑄鐵。
3. 金屬陶瓷
   金屬陶瓷與由WC構(gòu)成的硬質(zhì)合金不同，主要由陶瓷顆粒、TiC和TiN、粘結(jié)劑Ni、Co、Mo等構(gòu)成。金屬陶瓷的硬度和紅硬性高于硬質(zhì)合金，低于陶瓷材料；其橫向斷裂強(qiáng)度大于陶瓷材料，小于硬質(zhì)合金；化學(xué)穩(wěn)定性和抗氧化性好，耐剝離磨損，耐氧化和擴(kuò)散，具有較低的粘結(jié)傾向和較高的刀刃強(qiáng)度。
   金屬陶瓷刀具的切削效率和工作壽命高于硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金刀具，加工出的工件表面粗糙度��；由于金屬陶瓷與鋼的粘結(jié)性較低，因此用金屬陶瓷刀具取代涂層硬質(zhì)合金刀具加工鋼制工件時(shí)，切屑形成較穩(wěn)定，在自動(dòng)化加工中不易發(fā)生長(zhǎng)切屑纏繞現(xiàn)象，零件棱邊基本無(wú)毛刺。金屬陶瓷的缺點(diǎn)是抗熱震性較差，易碎裂，因此使用范圍有限。
4. 超硬材料
   人造金剛石、立方氮化硼(CBN)等具有高硬度的材料統(tǒng)稱為超硬材料。金剛石是世界上已知的*硬物質(zhì)，并具有高導(dǎo)熱性、高絕緣性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高溫半導(dǎo)體特性等多種優(yōu)良性能，可用于鋁、銅等有色金屬及其合金的精密加工，特別適合加工非金屬硬脆材料。1955年，美國(guó)GE公司采用高溫高壓法成功合成了人造金剛石，1966年又研制出人造聚晶金剛石復(fù)合片(PCD)，自此人造金剛石作為一類新型刀具材料得到迅速發(fā)展。但由于金剛石中的碳在高溫下易與鐵元素作用而迅速溶解，因此金剛石刀具不適合加工鐵基合金，從而大大限制了金剛石在金屬切削加工中的應(yīng)用。
   立方氮化硼(CBN)是硬度僅次于金剛石的超硬材料。雖然CBN的硬度低于金剛石，但其氧化溫度高達(dá)1360℃，且與鐵磁類材料具有較低的親和性。因此，雖然目前CBN還是以燒結(jié)體形式進(jìn)行制備，但仍是適合鋼類材料切削、具有高耐磨性的優(yōu)良刀具材料。由于CBN具有高硬度、高熱穩(wěn)定性、高化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，因此特別適合加工高硬度、高韌性的難加工金屬材料。如采用CBN可轉(zhuǎn)位刀片干式精車淬硬齒輪，每個(gè)齒輪的加工成本可降低60%；采用配裝球形CBN刀片的立銑刀精銑大型硬質(zhì)磨具，磨削時(shí)間可比傳統(tǒng)工藝減少80%。CBN材料的不足之處是韌性較差的問(wèn)題尚待解決。
5. 硬質(zhì)合金
   硬質(zhì)合金由Schroter于1926年首先發(fā)明。經(jīng)過(guò)幾十年的不斷發(fā)展，硬質(zhì)合金刀具的硬度已達(dá)98～93HRA，在1000℃的高溫下仍具有較好的紅硬性，其耐用度是高速鋼刀具的幾十倍。
   硬質(zhì)合金是由WC、TiC、TaC、NbC、VC等難熔金屬碳化物以及作為粘結(jié)劑的鐵族金屬用粉末冶金方法制備而成。與高速鋼相比，它具有較高的硬度、耐磨性和紅硬性；與超硬材料相比，它具有較高的韌性。由于硬質(zhì)合金具有良好的綜合性能，因此在刀具行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，目前國(guó)外90%以上的車刀、55%以上的銑刀均采用硬質(zhì)合金材料制造。
   硬質(zhì)合*號(hào)通常可分為三類：①YG類(WC-Co類)：該類硬質(zhì)合金制造的刀具具有較好的韌性、耐磨性、導(dǎo)熱性等，主要用于加工鑄鐵、有色金屬和非金屬。②YT類(WC-TiC-Co類)：由于材料中加入了TiC，使材料的硬度和耐磨性有所提高，但抗彎剛度有所降低。該類硬質(zhì)合金具有高硬度和高耐熱性，抗粘結(jié)、抗氧化能力較好，適用于加工鋼材，切削時(shí)刀具磨損小，耐用度較高。③YW類(WC-TiC-TaC-Co類)：在YT材料中加入TaC是為了提高刀具的強(qiáng)度、韌性和紅硬性。該類硬質(zhì)合金材料具有很高的高溫硬度、高溫強(qiáng)度和較強(qiáng)的抗氧化能力，特別適于加工各種高合金鋼、耐熱合金和各種合金鑄鐵。
   雖然近年來(lái)各種新型刀具材料層出不窮，但在今后相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，硬質(zhì)合金刀具仍將廣泛應(yīng)用于切削加工，因此需要研究開(kāi)發(fā)新的材料制備技術(shù)，進(jìn)一步改善和提高硬質(zhì)合金刀具材料的切削性能。

3 硬質(zhì)合金刀具材料的研究現(xiàn)狀

1. 細(xì)化晶粒
   通過(guò)細(xì)化硬質(zhì)相晶粒度、增大硬質(zhì)相晶間表面積、增強(qiáng)晶粒間結(jié)合力，可使硬質(zhì)合金刀具材料的強(qiáng)度和耐磨性均得到提高。當(dāng)WC晶粒尺寸減小到亞微米以下時(shí)，材料的硬度、韌性、強(qiáng)度、耐磨性等均可提高，達(dá)到完全致密化所需溫度也可降低。普通硬質(zhì)合金晶粒度為3～5µm，細(xì)晶粒硬質(zhì)合金晶粒度為1～1.5µm(微米級(jí))，超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金晶粒度可達(dá)0.5µm以下(亞微米、納米級(jí))。超細(xì)晶粒硬質(zhì)合金與成分相同的普通硬質(zhì)合金相比，硬度可提高2HRA以上，抗彎強(qiáng)度可提高600～800MPa。
   常用的晶粒細(xì)化工藝方法主要有物理氣相沉積法、化學(xué)氣相沉積法、等離子體沉積法、機(jī)械合金化法等。等徑側(cè)向擠壓法(ECAE)是一種很有發(fā)展前途的晶粒細(xì)化工藝方法。該方法是將粉體置于模具中，并沿某一與擠壓方向不同(也不相反)的方向擠出，且擠壓時(shí)的橫截面積不變。經(jīng)過(guò)ECAE工藝加工的粉體晶粒可明顯細(xì)化。
   由于上述晶粒細(xì)化工藝方法仍不夠成熟，因此在硬質(zhì)合金燒結(jié)過(guò)程中納米晶粒容易瘋長(zhǎng)成粗大晶粒，而晶粒普遍長(zhǎng)大將導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降，單個(gè)的粗大WC晶粒則常常是引起材料斷裂的重要因素。另一方面，細(xì)晶粒硬質(zhì)合金的價(jià)格較為昂貴，對(duì)其推廣應(yīng)用也起到一定制約作用。
2. 涂層硬質(zhì)合金
   在韌性較好的硬質(zhì)合金基體上，通過(guò)CVD(化學(xué)氣相沉積)、PVD(物理氣相沉積)、HVOF(HighVelocity Oxy-Fuel Thermal Spraying)等方法涂覆一層很薄的耐磨金屬化合物，可使基體的強(qiáng)韌性與涂層的耐磨性相結(jié)合而提高硬質(zhì)合金刀具的綜合性能。涂層硬質(zhì)合金刀具具有良好的耐磨性和耐熱性，特別適合高速切削；由于其耐用度高、通用性好，用于小批量、多品種的柔性自動(dòng)化加工時(shí)可有效減少換刀次數(shù)，提高加工效率；涂層硬質(zhì)合金刀具抗月牙洼磨損能力強(qiáng)，刀具刃形和槽形穩(wěn)定，斷屑效果及其它切削性能可靠，有利于加工過(guò)程的自動(dòng)控制；涂層硬質(zhì)合金刀具的基體經(jīng)過(guò)鈍化、精化處理后尺寸精度較高，可滿足自動(dòng)化加工對(duì)換刀定位精度的要求。上述特點(diǎn)決定了涂層硬質(zhì)合金刀具特別適用于FMS、CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等自動(dòng)化加工設(shè)備。
   但是，采用涂層方法仍未能根本解決硬質(zhì)合金基體材料韌性和抗沖擊性較差的問(wèn)題。
3. 表面、整體熱處理和循環(huán)熱處理
   對(duì)強(qiáng)韌性較好的硬質(zhì)合金表面進(jìn)行滲氮、滲硼等處理，可有效提高其表面耐磨性。對(duì)耐磨性較好但強(qiáng)韌性較差的硬質(zhì)合金進(jìn)行整體熱處理，可改變材料中的粘結(jié)成分與結(jié)構(gòu)，降低WC硬質(zhì)相的鄰接度，從而提高硬質(zhì)合金的強(qiáng)度和韌性。利用循環(huán)熱處理工藝緩解或消除晶界間的應(yīng)力，可全面提高硬質(zhì)合金材料的綜合性能。
4. 添加稀有金屬
   在硬質(zhì)合金材料中添加TaC、NbC等稀有金屬碳化物，可使添加物與原有硬質(zhì)相WC、TiC結(jié)合形成復(fù)雜固溶體結(jié)構(gòu)，從而進(jìn)一步強(qiáng)化硬質(zhì)相結(jié)構(gòu)，同時(shí)可起到抑制硬質(zhì)相晶粒長(zhǎng)大、增強(qiáng)組織均勻性等作用，對(duì)提高硬質(zhì)合金的綜合性能大有益處。在ISO標(biāo)準(zhǔn)的P、K、M類硬質(zhì)合*號(hào)中，均有這種添加了Ta(Nb)C的硬質(zhì)合金(尤以M類牌號(hào)中較多)。
5. 添加稀土元素
   在硬質(zhì)合金材料中添加少量釔等稀土元素，可有效提高材料的韌性和抗彎強(qiáng)度，耐磨性亦有所改善。這是因?yàn)橄⊥猎�素可�?qiáng)化硬質(zhì)相和粘結(jié)相，凈化晶界，并改善碳化物固溶體對(duì)粘結(jié)相的潤(rùn)濕性。添加稀土元素的硬質(zhì)合金*適合粗加工牌號(hào)，亦可用于半精加工牌號(hào)。此外，該類硬質(zhì)合金在礦山工具、頂錘、拉絲模等硬質(zhì)合金工具中亦有廣闊應(yīng)用前景。我國(guó)稀土資源豐富，在硬質(zhì)合金中添加稀土元素的研究也具有較高水平。

4 硬質(zhì)合金刀具材料的發(fā)展思路

1. 晶須增韌補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)
   • 增韌機(jī)理
     由于硬質(zhì)合金刀具材料的斷裂韌性欠佳，因此很難應(yīng)用于一些對(duì)刀具韌性要求較高的加工場(chǎng)合(如微型深孔鉆削等)。解決這一問(wèn)題的一種有效方法是使用晶須增韌補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。
     加入硬質(zhì)合金材料中的晶須能吸收裂紋擴(kuò)展的能量，吸收能量的大小則由晶須與基體的結(jié)合狀態(tài)決定。晶須增韌機(jī)制主要表現(xiàn)為：①晶須拔出增韌：晶須在外界負(fù)載作用下從基質(zhì)中拔出時(shí)，因界面摩擦而消耗掉一部分外界負(fù)載能量，從而達(dá)到增韌目的，其增韌效果受晶須與界面滑動(dòng)阻力的影響。晶須與基體界面之間必須有足夠的結(jié)合力，以使外界負(fù)載能有效傳遞給晶須，但該結(jié)合力又不能太大，以便保持足夠的拔出長(zhǎng)度。②裂紋偏轉(zhuǎn)增韌：當(dāng)裂紋*遇到彈性模量大于基質(zhì)的第二相時(shí)，裂紋將偏離原來(lái)的前進(jìn)方向，沿兩相界面或在基質(zhì)內(nèi)擴(kuò)展。由于裂紋的非平面斷裂比平面斷裂具有更大的斷裂表面，因此可吸收更多外界能量，從而起到增韌作用。在基質(zhì)內(nèi)加入高彈性模量的晶須或顆粒均可引起裂紋偏轉(zhuǎn)增韌機(jī)制。③晶須橋接增韌：當(dāng)基質(zhì)斷裂時(shí)，晶須可承受外界載荷并在斷開(kāi)的裂紋面之間起到橋梁連接作用。橋接的晶須可對(duì)基質(zhì)產(chǎn)生使裂紋閉合的力，消耗外界載荷做功，從而提高材料韌性。
   • 晶須的選用及添加方式
     目前常用的晶須材料主要有SiC、TiC、TiB₂、Al₂O₃、MgO、氮化硼、莫來(lái)石等。但研究重點(diǎn)應(yīng)放在單晶SiC晶須材料上，這是由于SiC本身具有良好的抗熱震性以及纖維狀(針狀)SiC粉末體較易獲得。
     SiC晶須的添加方式主要有兩種：①外加晶須方式：將一定量的SiC粉末加入以氧化物、氮化物等為基體的粉末材料中，通過(guò)制造加工獲得晶須增韌制品。這種方式目前使用較廣泛。②合成晶須方式：將粉末基體與SiO₂、碳黑、燒結(jié)助劑等混合后，在一定溫度和壓力下合成SiC_w晶須，然后通過(guò)制造加工獲得晶須增韌制品。這種方法目前尚在進(jìn)一步研究開(kāi)發(fā)之中。一般選用SiC_w晶須的直徑范圍為0.01～3µm，長(zhǎng)度范圍為0.1～300µm，晶須的長(zhǎng)徑比取值為10，SiC_w晶須添加量為5%～40%。我國(guó)目前使用的SiC_w晶須特性見(jiàn)表1。

     表1 SiC_w晶須的特性

     Si含量 (%)	C含量 (%)	游離Si (%)	游離C (%)	O含量 (%)	晶須直徑 (µm)	晶須長(zhǎng)度 (µm)	密度 (g/cm³)	耐熱度 (℃)	斷裂強(qiáng)度 (GPa)	E模量 (GPa)
     67-69	27-30	0.1-0.2	0.3-0.5	0.3-0.8	0.5-1.0	30-100	3.20	>1600	3-14	700

   • 晶須的取向與含量
     晶須增韌硬質(zhì)合金材料熱壓成形后，晶須的分布呈現(xiàn)出明顯的方向性，在不同方向上因晶須取向不同而表現(xiàn)出不同的增韌效果。因此，在制造硬質(zhì)合金刀片時(shí)應(yīng)考慮晶須取向?qū)Φ毒咔邢餍阅艿挠绊憽４送�，WC-Co-SiC_w材料中的晶須含量不同，其增韌效果也有較大差異。如晶須含量過(guò)多，會(huì)因燒結(jié)困難而難以獲得致密度高的材料組織，從而影響硬質(zhì)合金材料強(qiáng)度；如晶須含量過(guò)少，則晶須增韌效果不明顯，材料斷裂韌性提高有限，晶須可能非但起不到增韌作用，反而成為多余夾雜物甚至缺陷源。因此，存在一個(gè)*佳晶須配比，按此配比添加晶須，不僅可獲得致密度高的材料，而且外載能通過(guò)界面?zhèn)鹘o晶須，有效實(shí)現(xiàn)晶須的增韌作用。為達(dá)此目的，應(yīng)根據(jù)刀具損壞方式的不同，分別優(yōu)選出具有不同晶須含量和不同晶須取向的WC-Co-SiC_w刀具進(jìn)行切削加工，以充分實(shí)現(xiàn)這種刀具材料的增韌補(bǔ)強(qiáng)作用。
2. 納米復(fù)合強(qiáng)化技術(shù)
   • 強(qiáng)化機(jī)理
     納米技術(shù)是近年來(lái)發(fā)展迅速的一門新興技術(shù)。當(dāng)材料的晶粒尺寸達(dá)到納米級(jí)，就會(huì)產(chǎn)生許多特異性能。由于納米材料具有較大界面，界面上的原子排列相當(dāng)混亂，在外力變形條件下極易遷移，因此使材料表現(xiàn)出良好的韌性與延展性。納米刀具材料的顯微結(jié)構(gòu)物相具有納米級(jí)尺度，由于尺寸效應(yīng)的作用，晶界面積增大，抗裂紋擴(kuò)張阻力提高，從而可獲得優(yōu)異的力學(xué)性能(如斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度、硬度等)，表現(xiàn)出良好的切削性能。
     由于生產(chǎn)工藝不成熟、價(jià)格昂貴以及燒結(jié)過(guò)程中納米晶粒容易發(fā)生瘋長(zhǎng)等原因，迄今世界上還沒(méi)有一家公司實(shí)現(xiàn)100nm粒度硬質(zhì)合金材料的工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。因此，納米硬質(zhì)合金材料的工業(yè)化應(yīng)用還有待時(shí)日。但是人們發(fā)現(xiàn)，在細(xì)晶粒硬質(zhì)合金基體中加入納米顆粒，也可使硬質(zhì)合金基體材料的硬度、韌性等綜合性能有較大提高。因此，采用納米復(fù)合強(qiáng)化是改善細(xì)晶粒硬質(zhì)合金材料性能的有效途徑。
     納米復(fù)合強(qiáng)化機(jī)理主要是因?yàn)閺浬⒃谟操|(zhì)合金基體材料中的納米顆粒具有彌散增韌作用。當(dāng)在基質(zhì)材料中加入高彈性模量的第二相粒子(納米顆粒)后，這些粒子在基質(zhì)材料受到拉伸作用時(shí)將阻止橫向截面收縮，而要達(dá)到與基體相同的橫向收縮，就則增大縱向拉應(yīng)力，這樣就可使材料消耗更多能量，起到增韌效果。同時(shí)，高彈性模量顆粒對(duì)裂紋可起到“釘扎”作用，使裂紋發(fā)生偏轉(zhuǎn)、繞道，從而耗散裂紋前進(jìn)的動(dòng)力，起到增韌作用。此外，彌散在硬質(zhì)合金基體材料中的納米顆�？梢种朴操|(zhì)合金晶粒在燒結(jié)過(guò)程中的長(zhǎng)大，綜合提高硬質(zhì)合金材料的機(jī)械性能。
     

     圖1 碳化物添加量與WC晶粒度的關(guān)系

   • 抑制劑的選擇
     制備納米復(fù)合細(xì)晶粒硬質(zhì)合金時(shí)，一個(gè)重要問(wèn)題是在燒結(jié)過(guò)程中如何抑制晶粒的長(zhǎng)大。細(xì)晶粒硬質(zhì)合金在燒結(jié)時(shí)極易快速長(zhǎng)大，晶粒長(zhǎng)大會(huì)導(dǎo)致材料強(qiáng)度下降，單個(gè)的粗大WC晶粒常常是硬質(zhì)合金發(fā)生斷裂的重要誘因。通過(guò)添加抑制劑能有效阻止燒結(jié)過(guò)程中WC晶粒的長(zhǎng)大，而消除WC晶粒局部長(zhǎng)大的關(guān)鍵在于抑制劑的均勻分布。晶粒長(zhǎng)大現(xiàn)象主要發(fā)生在WC的溶解沉淀過(guò)程中，即WC溶解在液相中并沉淀在較大WC晶體上而導(dǎo)致晶粒長(zhǎng)大。抑制劑可抑制晶粒長(zhǎng)大的一個(gè)重要機(jī)理在于加入抑制劑可降低WC在粘結(jié)相中的溶解度，使WC晶粒的溶解—析出機(jī)制受到阻礙，從而破壞晶粒長(zhǎng)大的條件；同時(shí)，加入的抑制劑可沉積在WC晶粒的活化長(zhǎng)大晶粒上，從而阻止晶粒進(jìn)一步長(zhǎng)大。
     通常用于控制WC晶粒長(zhǎng)大的抑制劑有VC、Cr₃C₂等，此外，添加的難溶碳化物還有TiC、ZrC、NbC、Mo₂、HfC、TaC等。圖1所示為制備WC-X-20%Co(X為添加的碳化物)硬質(zhì)合金時(shí)(1400℃下燒結(jié)1小時(shí))WC的平均晶粒度與各種碳化物單獨(dú)添加量之間的關(guān)系。由圖可見(jiàn)，各種碳化物抑制劑控制WC晶粒長(zhǎng)大的效果順序?yàn)椋篤C>Mo₂C>Cr₃C₂>NbC>TaC>TiC>ZrC>HfC，其中VC的抑制效果*明顯，而添加微量Mo₂C和Cr₃C₂則幾乎沒(méi)有抑制WC晶粒長(zhǎng)大的作用。
     

     表2 添加不同抑制劑的WC-8%Co硬質(zhì)合金性能

     添加方式	D(g/cm³)	HC	HV	TRS(N/mm²)
     VC	14.72	29.4	1810	2010
     (W,V)C	14.69	27.5	1800	2260
     Cr3C2	14.66	27.6	1750	2300
     (Cr,W)C	14.66	26.8	1720	2900
     (Ta,Nb)C	14.66	25.6	1710	2300
     (Ta,Nb,W)C	14.67	24.8	1690	2560

   • 抑制劑添加方式
     抑制劑的添加方式對(duì)超細(xì)硬質(zhì)合金性能影響極大。在添加量相同的條件下，以單質(zhì)形式加入抑制劑通�？墒褂操|(zhì)合金材料的孔隙度更高、晶粒更細(xì)；而以固溶體形式加入抑制劑時(shí)，硬質(zhì)合金材料的孔隙相對(duì)較少、晶粒較粗。按不同方式添加抑制劑的WC-8%Co硬質(zhì)合金的性能指標(biāo)見(jiàn)表2。可知，以固溶體形式添加抑制劑的硬質(zhì)合金各項(xiàng)性能指標(biāo)較好，材料抗彎強(qiáng)度有較大提高。以VC為例，如以單質(zhì)形式添加，VC更容易溶解于Co相中，從而減少了W的溶解量；VC排列在WC/Co界面上，可阻止晶粒長(zhǎng)大，并使晶粒生長(zhǎng)不完整；在冷卻過(guò)程中，#0 向!0 晶粒擴(kuò)散，形成(W，V)C固溶體，由于形成固溶體時(shí)間短，在晶粒內(nèi)造成較大微觀應(yīng)變，從而影響硬質(zhì)合金的機(jī)械物理性能。如以固溶體形式添加VC抑制劑，WC、VC同時(shí)向Co相內(nèi)擴(kuò)散，V的溶解量有所減少，而W的溶解量增加，孔隙充填更為容易，但同時(shí)也使VC的抑制作用下降；在冷卻過(guò)程中，由于部分VC已經(jīng)以(W，V)C的形式存在，使晶粒內(nèi)部的應(yīng)變減小，晶粒生長(zhǎng)更趨完整，從而提高了硬質(zhì)合金的機(jī)械物理性能。

5 結(jié)語(yǔ)