燒結(jié)碳化物形成一類重要的含有耐火碳化物的大體積分?jǐn)?shù)在金屬粘合劑刀具材料

燒結(jié)碳化物形成一類重要的含有耐火碳化物的大體積分?jǐn)?shù)（?90％）在金屬粘合劑刀具材料。通過改變碳化物的尺寸和成分以及粘結(jié)相的量，可以獲得不同硬度和韌性值的硬質(zhì)合金刀具材料。Co 粘合劑中的硬質(zhì) WC 用于加工非鋼（即有色合金和鑄鐵），而 Co 粘合劑中的 W、Ti 和 Ta 或 Nb 的多碳化物固溶體用于加工黑色金屬。

與高速鋼刀具相比，硬質(zhì)合金提供了幾個(gè)有益的特性，包括更高的速度能力（3-6 倍）、更高的熱硬度、優(yōu)異的耐磨性、更高的耐火度、更好的化學(xué)穩(wěn)定性、更大的剛度（硬質(zhì)合金的楊氏模量約為是鋼的三倍），具有更大的通用性，并降低了粘附趨勢(shì)。更大的剛度是由于碳化物相是硬質(zhì)合金中的連續(xù)相，而金屬相在 HSS 中占主導(dǎo)地位。更大的通用性源于改變粘合劑含量以及碳化物的化學(xué)性質(zhì)和尺寸的能力。此外，?。▇5μm）耐火、硬涂層E （單個(gè)或多個(gè)）可以沉積以提高耐磨性，而不會(huì)對(duì)基材產(chǎn)生不利影響。硬質(zhì)合金有一些缺點(diǎn)，包括較低的韌性、較低的機(jī)械和熱沖擊耐受性以及較高的加工和制造成本。給出了一些有代表性（nonsteel和鋼）膠合的等級(jí)的標(biāo)稱化學(xué)組成和性質(zhì)鎢硬質(zhì)合金刀具材料。非鋼等級(jí)是直 WC，可以通過具有圓形形態(tài)的有角碳化物形態(tài) ( )識(shí)別。隨著從粗加工等級(jí)發(fā)展到精密加工等級(jí)，韌性或橫向斷裂強(qiáng)度降低，邊緣和一般耐磨性增加，Co含量和/碳化物晶粒尺寸減小。

開發(fā)了具有亞微米晶粒尺寸（~0.1-0.5 μm）的膠結(jié) WC 工具材料以提高韌性和刃口強(qiáng)度。添加少量 (~0.5%) 亞微米碳化鉻的精細(xì)分散體以限制晶粒生長(zhǎng)。亞微米顆粒的橫向斷裂強(qiáng)度（TRS）尺寸的燒結(jié)碳化鎢可以高達(dá)2.76  GPA（或400  KSI），其是接近于HSS但這碳化物的硬度可以是顯著更高，即，91.5?一個(gè)比較HSS 為 70。

另一種用于高速（>300-400  m min -1硬質(zhì)合金刀具材料（金屬陶瓷）) 鋼的精加工（低進(jìn)給）基于 Ni-Mo 粘合劑中的 TiC。ASTM 將金屬陶瓷（ceramic-metal）作為首字母縮寫詞來表示金屬或合金與一種或多種陶瓷相的異質(zhì)組合，其中后者占體積的約 15-85%，其中相對(duì)在制備溫度下金屬相和陶瓷相之間的溶解度很小。盡管嚴(yán)格燒結(jié)的碳化鎢也屬于這一類別，但通常的做法是僅將 Ti 基材料視為金屬陶瓷。這種金屬陶瓷的進(jìn)一步改進(jìn)基于以下四個(gè)概念：（i）通過添加其他碳化物（如 MoC、TaC 和 WC）進(jìn)行改進(jìn)，（ii）將 TiN 作為單獨(dú)的相或作為碳氮化鈦大量添加到 TiC 中(TiCN) 產(chǎn)生 TiC-TiN 金屬陶瓷，(iii) 通過向 Ni-Mo 粘合劑合金中添加 Al 來改變金屬陶瓷的成分，這會(huì)在粘合劑相中沉淀細(xì)小的金屬間化合物 Ni Al 顆粒以提高熱強(qiáng)度（類似的鎳基高溫合金中發(fā)現(xiàn)的強(qiáng)化效果），以及 (iv) 最好通過 PVD 在金屬陶瓷工具上涂上 TiN 涂層。通過這些添加，熱硬度、橫向斷裂強(qiáng)度 (TRS)、抗氧化性 3，熱導(dǎo)率可以顯著提高。較高的 TRS 提供更好的邊緣強(qiáng)度和抗碎裂性，而較高的熱導(dǎo)率提供抗熱震性，這兩者長(zhǎng)期以來都限制了該材料的應(yīng)用。Ni-Mo 粘合劑中的膠結(jié) TiC 用于 鋼和可鍛鑄鐵的選擇性更高速度 (~350-500 ) 精加工。圖 1 顯示了Ni-Mo 粘結(jié)劑金屬陶瓷中 TiC的斷口圖，基本上顯示了這種材料的脆性。