技術(shù)動(dòng)態(tài) ｜ 超細(xì)、納米硬質(zhì)合金新技術(shù)及其意義

針對(duì)超細(xì)、納米硬質(zhì)合金領(lǐng)域的國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)、我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀和瓶頸問(wèn)題，在國(guó)家和北京市多個(gè)科研項(xiàng)目的支持下，以國(guó)家杰出青年科學(xué)基金獲得者、北京市高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計(jì)劃百千萬(wàn)工程領(lǐng)軍人才宋曉艷教授為負(fù)責(zé)人的北京工業(yè)大學(xué)硬質(zhì)合金團(tuán)隊(duì)，歷經(jīng)10余年的基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)工作，建立了超細(xì)、納米硬質(zhì)合金的規(guī)?；苽渑c工程應(yīng)用系列新技術(shù)，開發(fā)出高附加值的硬質(zhì)合金材料和制品，正在進(jìn)行推廣應(yīng)用。

2014年納米材料研討會(huì)合影

（前排左二為宋曉艷教授）

物相可控、粒徑可調(diào)的納米WC-Co類復(fù)合粉末規(guī)?；苽浼夹g(shù)：該技術(shù)原創(chuàng)性開發(fā)出以鎢鈷氧化物配碳為原料，利用固相原位反應(yīng)一步合成超細(xì)或納米WC-Co類復(fù)合粉末的新途徑。具有制備路線顯著簡(jiǎn)化、工藝流程短、設(shè)備和工藝成本低、節(jié)能環(huán)保等技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

高流動(dòng)性、納米結(jié)構(gòu)WC基噴涂粉末的規(guī)?；苽浼夹g(shù)：該技術(shù)發(fā)明了噴霧干燥配合熱處理的造粒工藝，制備出既保持納米結(jié)構(gòu)又具有高流動(dòng)性的熱噴涂粉料，從根本上解決了納米粉體在熱噴涂高溫焰流中極易發(fā)生分解脫碳的國(guó)際技術(shù)難題。

高致密、高表面質(zhì)量的硬質(zhì)合金耐磨耐蝕涂層的制備技術(shù)：該技術(shù)對(duì)初始粉末成分、團(tuán)聚造粒和熱噴涂工藝協(xié)同調(diào)節(jié)，通過(guò)配碳量設(shè)計(jì)、獨(dú)特?zé)崽幚砉に?、粒度重組、熱噴涂工藝參數(shù)組合優(yōu)化等，制備出高性能納米結(jié)構(gòu)硬質(zhì)合金涂層。

超細(xì)尺寸納米晶硬質(zhì)合金塊材的制備技術(shù)：該技術(shù)開發(fā)出低溫區(qū)較慢升溫速率、較低壓力，高溫區(qū)分段快速加熱、較大壓力、不保溫的獨(dú)特場(chǎng)效應(yīng)燒結(jié)工藝，制備出平均晶粒尺寸為60-100nm、致密的納米晶硬質(zhì)合金塊體材料。

高強(qiáng)韌超細(xì)晶硬質(zhì)合金燒結(jié)材料的制備技術(shù)：該技術(shù)基于目前國(guó)內(nèi)企業(yè)所用低壓燒結(jié)設(shè)備，建立了針對(duì)原位合成超細(xì)、納米復(fù)合粉熱收縮特性的低壓燒結(jié)工藝，提出了超細(xì)晶、納米晶復(fù)相組織微觀參量與橫向斷裂強(qiáng)度之間的構(gòu)效關(guān)系，突破了硬度、韌性反向變化的技術(shù)瓶頸，在超細(xì)晶硬質(zhì)合金材料保持高硬度的前提下，獲得了高韌性和超高斷裂強(qiáng)度。

系列新技術(shù)適應(yīng)目前國(guó)內(nèi)粉末冶金行業(yè)的裝備條件和操作水平，利于成果轉(zhuǎn)化和推廣應(yīng)用，可望提升高性能硬質(zhì)合金產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)率，替代昂貴的進(jìn)口產(chǎn)品，從而推動(dòng)我國(guó)優(yōu)勢(shì)鎢資源的高附加值利用。基于系統(tǒng)的技術(shù)鏈條發(fā)展復(fù)合制造技術(shù)，在涉及超硬、強(qiáng)韌、耐磨、耐蝕等工況的機(jī)械裝備關(guān)鍵部件的制造和再制造方面，都可移植應(yīng)用，既能延長(zhǎng)大型設(shè)備的使用壽命，又能有效降低裝備制造成本和使用維護(hù)費(fèi)用，節(jié)約資源能源，具有廣闊發(fā)展空間。