技術動態(tài) ｜ 超細、納米硬質合金新技術及其意義

針對超細、納米硬質合金領域的國際發(fā)展趨勢、我國發(fā)展現(xiàn)狀和瓶頸問題，在國家和北京市多個科研項目的支持下，以國家杰出青年科學基金獲得者、北京市高層次創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)計劃百千萬工程領軍人才宋曉艷教授為負責人的北京工業(yè)大學硬質合金團隊，歷經10余年的基礎研究和技術開發(fā)工作，建立了超細、納米硬質合金的規(guī)?；苽渑c工程應用系列新技術，開發(fā)出高附加值的硬質合金材料和制品，正在進行推廣應用。

2014年納米材料研討會合影

（前排左二為宋曉艷教授）

物相可控、粒徑可調的納米WC-Co類復合粉末規(guī)?；苽浼夹g：該技術原創(chuàng)性開發(fā)出以鎢鈷氧化物配碳為原料，利用固相原位反應一步合成超細或納米WC-Co類復合粉末的新途徑。具有制備路線顯著簡化、工藝流程短、設備和工藝成本低、節(jié)能環(huán)保等技術優(yōu)勢。

高流動性、納米結構WC基噴涂粉末的規(guī)?；苽浼夹g：該技術發(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構又具有高流動性的熱噴涂粉料，從根本上解決了納米粉體在熱噴涂高溫焰流中極易發(fā)生分解脫碳的國際技術難題。

高致密、高表面質量的硬質合金耐磨耐蝕涂層的制備技術：該技術對初始粉末成分、團聚造粒和熱噴涂工藝協(xié)同調節(jié)，通過配碳量設計、獨特熱處理工藝、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構硬質合金涂層。

超細尺寸納米晶硬質合金塊材的制備技術：該技術開發(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、不保溫的獨特場效應燒結工藝，制備出平均晶粒尺寸為60-100nm、致密的納米晶硬質合金塊體材料。

高強韌超細晶硬質合金燒結材料的制備技術：該技術基于目前國內企業(yè)所用低壓燒結設備，建立了針對原位合成超細、納米復合粉熱收縮特性的低壓燒結工藝，提出了超細晶、納米晶復相組織微觀參量與橫向斷裂強度之間的構效關系，突破了硬度、韌性反向變化的技術瓶頸，在超細晶硬質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度。

系列新技術適應目前國內粉末冶金行業(yè)的裝備條件和操作水平，利于成果轉化和推廣應用，可望提升高性能硬質合金產品的國產率，替代昂貴的進口產品，從而推動我國優(yōu)勢鎢資源的高附加值利用。基于系統(tǒng)的技術鏈條發(fā)展復合制造技術，在涉及超硬、強韌、耐磨、耐蝕等工況的機械裝備關鍵部件的制造和再制造方面，都可移植應用，既能延長大型設備的使用壽命，又能有效降低裝備制造成本和使用維護費用，節(jié)約資源能源，具有廣闊發(fā)展空間。